Загрязненность атмосферного воздуха в Санкт-Петербурге. Методология и программное обеспечение расчетов загрязнения атмосферного возду

В 4-ю группу входят углеводороды. К наиболее опасным из них относится 3,4-бенз(а)пирен (ПДК 0,00015 мг/м³, 1 кл.) – мощный канцероген. При нормальных условиях это соединение представляет собой иглообразные кристаллы желтого цвета, плохо растворимые в воде и хорошо - в органических растворителях. В сыворотке человека растворимость бенз(а)пирена достигает 50 мгк/мл.

В 5-ю группу входят альдегиды. Наиболее опасны для человека акролеин и формальдегид. Акролеин - альдегид акриловой кислоты (ПДК 0,2 мг/м³, 2 кл.), бесцветная, с запахом пригорелого жира и весьма летучая жидкость, хорошо растворяющаяся в воде. Концентрация 0,00016% является порогом восприятия запаха, при 0,002% запах трудно переносим, при 0,005% непереносим, а при 0,014 через 10 мин наступает смерть. Формальдегид (ПДК 0,5 мг/м³, 2 кл.) - бесцветный с резким запахом газ, легко растворяющийся в воде.

При концентрации 0,007% вызывает легкое раздражение слизистых оболочек глаз и носа, а также верхних органов дыхания, при концентрации 0,018% осложняется процесс дыхания.

В 6-ю  группу входит сажа (ПДК 4 мг/м³, 3 кл.), которая оказывает раздражающее воздействие на органы дыхания. Исследования, проведенные в США, выявили, что 50...60 тыс. человек умирают ежегодно от загрязнения воздуха сажей. Было выяснено, что частички сажи активно адсорбирует на своей поверхности бенз(а)пирен, вследствие этого резко ухудшается здоровье детей, страдающих респираторными заболеваниями, лиц, больных астмой, бронхитом, воспалением легких, а также людей престарелого возраста.

В 7-ю группу входят свинец и его соединения. В бензин в качестве антидетонационной присадки вводят тетраэтилсвинец (ПДК 0,005 мг/м³, 1 кл.). Поэтому около 80% свинца и его соединений, загрязняющих воздух, попадают в него при использовании этилированного бензина. Свинец и его соединения снижают активность ферментов и нарушают обмен веществ в организме человека, а также обладают кумулятивным действием, т.е. способностью накапливаться в организме. Соединения свинца особенно вредны для интеллектуальных способностей детей. В организме ребенка остается до 40% попавших в него соединений. В США применение этилированного бензина запрещено повсеместно, а в России - в Москве, Петербурге и ряде других крупных городов.

Состав автомобильных  выбросов по основным ингредиентам приведен на диаграммах (рис.7, 8).

 

Рис. 7. Состав основных примесей в выхлопных газах бензиновых двигателей внутреннего сгорания Состав автомобильных выбросов

 

 

 

 

 

Рис .8. Состав основных примесей в выхлопных газах дизельных двигателей внутреннего сгорания

 

 

Особенностью автомобильных выбросов является также то, что они загрязняют воздух на высоте человеческого роста, и люди дышат этими выбросами.

2.4.2. Влияние автотранспорта на качество атмосферного воздуха

Санкт-Петербурга

На выбросы от автотранспорта в Санкт-Петербурге приходится 78% общего объема атмосферного загрязнения.

В связи с  возросшим в 1990-е годы количеством  автомобилей в г. Санкт-Петербурге  в местах сосредоточения автомобильного транспорта (перекрестки, дорожные развязки, автомагистрали, зоны города с ограниченным воздухообменом и т.д.) концентрация в воздухе вредных веществ, выбрасываемых с отработавшими газами, превышает санитарные нормы.

Город впервые за свою историю столкнулся с проблемами автомобильных пробок, отсутствием свободных мест для парковки машин, особенно в центральных районах и в наиболее населенных местах.

Значительное  загрязнение воздуха отработавшими  газами имеет место прежде всего  в частях города с узкими улицами  и с интенсивным движением, в  местах, используемых под открытые автостоянки, особенно в «глухих» дворах и дворах-«колодцах», где вследствие нарушения циркуляции воздуха возникают застойные зоны. В результате токсичные соединения скапливаются непосредственно над поверхностью земли в зоне дыхания людей.

По данным [14] в городе в 2001 г. зарегистрировано более 1,13 млн. индивидуальных легковых автомобилей. При этом для постоянного хранения имеется 6 тыс. машиномест в капитальных гаражах, 272 тысячи временных гаражей-боксов и 88 тысяч машиномест на открытых охраняемых стоянках.

Таким образом, порядка 720 тысяч автомобилей не обеспечены местами хранения. В условиях высокого уровня автомобилизации (350—400 автомобилей на 1 тыс. жителей, нормативный — 280—300 автомобилей на 1 тыс. жителей) значительная часть свободных пространств, в основном газонов и площадок, придомовых территорий загромождается припаркованными автомобилями.

Даже вновь  осваиваемые жилые районы, построенные по новым проектам, не удовлетворяют все возрастающим потребностям владельцев автомобилей. Массовая парковка и неорганизованное хранение автомобилей на придомовьх территориях особенно ухудшают состояние приземного (до 2 м) слоя атмосферы, что пагубно сказывается на здоровье детей и горожан, проживающих на нижних этажах или значительную часть своего времени проводящих возле дома.

Автотранспорт создает серьезную экологическую  проблему, особенно в центральной, исторической части города и в наиболее населенных местах.

Противоречие  между сложившейся планировочной  структурой и возрастающим количеством  автомобилей наблюдается почти  во всех крупных городах мира. Вызвано это следующими особенностями городской среды:

• особенность планировочной структуры старых городов заключается в том, что транзитный транспорт движется через центр, что приводит к его перегрузке;
• в городах отсутствует четкая дифференциация уличной сети; скоростные улицы не в состоянии обеспечить транзитное движение; мала ширина проезжей части улиц, нет места для транспортных стоянок;
• на улицах с интенсивным движением недостаточно транспортных развязок, транспортные потоки не полностью отделены от пешеходных;
• жилая застройка недостаточно изолирована от шума, газов, пыли;
• в зоне жилой застройки недостаточно мест для хранения возрастающего количества индивидуального транспорта.

Можно выделить как минимум  четыре группы основных факторов, оказывающих  определяющее воздействие на режим  рассеивания примеси в городских  условиях:

• характеристика застройки (наличие дворов-«колодцев», уличных каньонов);
• интенсивность автотранспортных потоков;
• расположение и характеристики стационарных объектов автотранспортного комплекса (автозаправки, станции автосервиса, стоянки автотранспорта);
• элементы улично-дорожной сети.

Как показывает анализ санитарно-гигиенических условий, наиболее острая экологическая ситуация возникает в местах автостоянок и парковки автомобилей. Режимы работы двигателей в данных условиях характеризуются «залповыми» выбросами отработавших газов при пуске, прогреве и выезде на линию  (рис. 9).

 

Рис. 9. Зависимость  выброса вредных веществ отработавших газов от режимов работы двигателя: 1 — пуск, 2 — прогрев, 3 — холостой ход, 4 — выезд на линию

 

Такие нестационарные режимы, включая прогрев холодного  двигателя, занимают по времени не более 3—5 минут в теплое время года и от 15—30 минут до 1—2 часов в холодное время года. В то же время работа двигателя на таких режимах сопровождается значительно большим выбросом вредных веществ с отработавшими газами (до 8—10 раз), чем на стационарных режимах работы. «Холодный» автомобиль расходует топлива на 27% больше, чем «горячий», и при этом выбрасывает больше СО на 86%, СН — 40%, NOx — на 12%.

3. Методология  расчетов загрязнения атмосферы

Оценка воздействия  на атмосферный воздух сводится к  расчету концентраций загрязняющих веществ в районе влияния объекта.

Расчет состоит из двух этапов:

I. Расчет валовых и максимально разовых выбросов загрязняющих веществ.

Расчет валовых и  максимально разовых выбросов загрязняющих веществ проводится в соответствии со стандартными утвержденными методиками для конкретного вида источников выбросов, например:

• автомагистраль;
• автотранспортное предприятие;
• база дорожной техники;
• автозаправочная станция;
• котельные;
• гальванические участки;
• сварочное оборудование;
• цех металлообработки;
• и т.п.

Некоторые  методики определения выбросов  имеют программные аналоги в серии ЭКОЛОГ. 

II. Расчет рассеивания концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ.

Это расчет аналогичен для  всех видов объектов с учетом правильно  выбранной модели источника (точечный, линейный, площадный). Исходной величиной для данного этапа расчета является величина максимально-разового выброса, полученная на первом этапе расчета, параметры источника  выброса загрязнений, а также метеорологические  параметры. 

Расчет проводится с  применением программного аналога серии ЭКОЛОГ в соответствии с ОНД–86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий», - Гидрометеоиздат, 1987.

4.  Программное  обеспечение расчетов загрязнения  атмосферы

4.1. Перечень  программных продуктов серии «Эколог»

 

Программное обеспечение  для проведения экологических расчетов  базируется на методиках, утвержденных  природоохранными органами. 

В Санкт-Петербурге ведущей  организацией-разработчиком программных  продуктов в области природопользования является  фирма  «Интеграл».

Разработку программных  продуктов в области загрязнения  атмосферы фирма «Интеграл» ведет  в сотрудничестве и при консультативной  поддержке ГГО им. А. И. Воейкова (Главная  геофизическая обсерватория имени  А.И. Войекова) и НИИ Атмосфера, которые являются ведущими научными организациями по проблемам воздушного бассейна.

Перечень программ серии  «Эколог» по оценке загрязнения воздушного бассейна и методик, соответствующих  программным аналогам, представлен  в Таблице 4.1.

 

 

 

 

 

Таблица 4.1

Перечень программных  продуктов  по расчету величин  выбросов загрязняющих веществ

от различных производств, разработанных фирмой ИНТЕГРАЛ

Программа	Версия	Назначение программы	Методические документы, положенные в основу программы
Выбросы автотранспорта
Магистраль	1.6 (W)	Расчет величин выбросов автотранспорта на автомагистралях	“Методика расчетов выбросов в атмосферу загрязняющих веществ  автотранспортом на городских магистралях” М., НИИАТ, 1997
Магистраль-Город	2.3 (W)		“Методическое пособие по выполнению сводных расчетов загрязнения атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий и автотранспорта города (региона) и их применению при нормировании выбросов” М.,1999
АЗС-Эколог	1.6 (W)	Расчет величин выбросов из резервуаров	“Методические указания по определению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу из резервуаров” Казань, Новополоцк, Москва, 1997 (кроме пп. 5.1.3, 5.1.4, 5.4, 5.5). Дополнение к “методическим указаниям….”. Спб., НИИ Атмосфера, 1999. Методическое письмо НИИ Атмосфера № 680/33-07 от 29.09.2000
РНВ-Эколог	3.2 (W)	Расчет величин неорганизованных выбросов в промышленности строительных материалов	“Методическое пособие  по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности строительных материалов” Новороссийск,1989
АТП-Эколог	3.0 (W)	Расчет величин выбросов от автотранспорта на предприятиях	«Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий (расчетным методом)». М., 1998. (разделы: 2, 3.1, 3.3, 3.12 -3.15). «Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для авторемонтных предприятий (расчетным методом)». М., 1998. (разделы: 3.5, 3.12). «Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для баз дорожной техники (расчетным методом)». М., 1998. (разделы: 2, 3.3). Дополнения к методикам и «Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух», СПб., 2002.

 

Продолжение таблицы 4.1.

Выбросы  загрязняющих веществ от различных производств
Металлообработка	2.0 (W)	Расчет величин выбросов при  механической обработке металлов	“Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу  при механической обработке металлов (на основе удельных показателей)” Спб., 1997. “Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух” Спб., 2002
Дизель	2.0 (W)	Расчет величин выбросов от дизельных  установок	“Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных дизельных установок”. Спб., 2001
Лакокраска	2.0 (W)	Расчет величин выбросов при  нанесении лакокрасочных покрытий	“Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ при нанесении  лакокрасочных материалов (по величинам удельных выделений)” Спб., 1997
Факел	1.02 (D)	Расчет величин выбросов от факельных  установок сжигания углеводородных смесей	“Методика расчета параметров выбросов и валовых выбросов вредных веществ  от факельных установок сжигания углеводородных смесей” М., ВНИИГАЗ, 1995
РВУ-Эколог	3.2 (W)	Расчет величин выбросов углеводородов  на предприятиях по хранению и переработке  нефтепродуктов	“Методика по определению выбросов вредных веществ в атмосферу  на предприятиях Госкомнефтепродукта  России”. Астрахань., 1988 с учетом норм естественной убыли нефтепродуктов при приеме, хранении, отпуске и транспортировке.
Сварка	2.0 (W)	Расчет величин выбросов при  проведении сварочных работ	“Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных работах (на основе удельных показателей)” Спб., 1997
АБЗ-Эколог	1.1(W)	Расчет величин выбросов от асфальтобетонных заводов	“Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в  атмосферу от асфальтобетонных заводов (расчетным методом)” М.,1998
Гальваника	1.0 (W)	Расчет величин выбросов при  производстве металлопокрытий гальваническим способом	“Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ при производстве металлопокрытий гальваническим способом (по величинам удельных показателей)” Спб.,1999
ПНГ-Эколог	1.0 (W)	Расчет величин выбросов загрязняющих веществ при сжигании попутного  нефтяного газа на факельных установках	“Методика расчета выбросов вредных  веществ в атмосферу при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках” Спб., 1997