КОНЦЕНТРАЦИЯ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ В АТМОСФЕРЕ ГОРОДА ЗЕЛЕНОГОРСКА И ПОСЕЛКА БЕРЕЗОВКА КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД 2017-2018 ГОДОВ

Проблема загрязнения воздушной среды городов и малых поселений взвешенными частицами (particulate matter - (РМ)) актуальна во всем мире [1-3]. В некоторой степени это связано с тем, что не зависимо от природы происхождения все РМ2,5 отнесены к канцерогенам [3].

Российская федеральная структура (Росгидромет), которая уполномочена заниматься мониторингом воздушной среды, на протяжении десятилетий измеряет концентрацию взвешенных веществ (аналог total suspended particles (TSP)). При этом, начиная с 1987 года, по рекомендации Агентства по охране окружающей среды США, практически все страны перешли на измерение концентрации РМ.

В России, силами субъектов федерации, только несколько последних лет стал осуществляться официальный мониторинг РМ в некоторых городах. С конца 2017 года Центр реализации мероприятий по природопользованию и охране окружающей среды (ЦРМПиООС) Красноярского края впервые стал проводить непрерывные измерения концентрации РМ2,5 на своих постах наблюдения.

В связи с этим выявление закономерностей загрязнения воздушной среды населенных пунктов Сибири и сравнение полученных результатов с данными, полученными для других регионов мира, представляется актуальной задачей.

Для анализа загрязнения атмосферы были выбраны два населенных пункта - город Зеленогорск и поселок городского типа Березовка. Основное отличие между ними состоит в том, что в поселке большое количество автономных источников теплоснабжения (АИТ) - печей и котлов, а в городе их практически нет.

В каждом населенном пункте имеется по одному автоматизированному посту наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха. ЦРМПиООС использует анализаторы пыли модели ВАМ-1020 (фирма "Met One Instruments Inc.", США) для измерения массовой концентрации аэрозольных частиц  в атмосферном воздухе. На сайте http://krasecology.ru представлены результаты измерения.

Среднемесячные концентрации РМ в зимний период представлены в таблице 1. На посту г. Зеленогорска измеряется концентрация РМ2,5 и РМ10, для которых среднесуточное значение ПДК составляет 0,035 мг/м3 (35 мкг/м3) и 0,060 мг/м3 (60 мкг/м3), соответственно. В атмосферном воздухе поселка Березовка измеряется концентрация только РМ2,5.

Таблица 1. Концентрация взвешенных частиц (мкг/м3) в воздушной среде населенных пунктов в зимний период

Из таблицы 1 видно, что в отличие от воздушной среды г. Зеленогорска, атмосфера поселка Березовка в зимний период характеризуется концентрациями РМ выше гигиенического норматива.

В европейских городах в условиях антропогенного воздействия  автотранспорта, суточный ход концентрации  РМ,  как  правило,  определяется  четко  выраженными  двумя  максимумами  и  двумя минимумами [1].

Нами были определены зависимости суточного изменения концентрации РМ в течение каждого зимнего месяца в атмосфере г. Зеленогорска и поселка Березовка. Эти зависимости для самого холодного месяца (января) представлены на рисунках 1 и 2. Наличие экстремумов устанавливалось относительно среднемесячной концентрации РМ.

Суточный ход концентрации РМ2,5 в атмосфере поселка Березовка характеризуется двумя достоверно выраженными минимумами и одним максимумом (рис.1). Амплитуда отклонения от среднемесячного значения концентрации РМ в максимуме, почти в два раза больше, чем амплитудные отклонения в минимумах.

В суточном ходе концентрации РМ2,5 в атмосфере г. Зеленогорска достоверно выраженных экстремумов не выявлено (рис. 2), а в суточном ходе концентрации РМ10 появляется только один минимум (рис. 3).

Сравнение динамик суточных изменений концентраций РМ2,5, усредненных за весь зимний период, показывает их различие (рис. 4). В атмосфере поселка Березовка, по сравнению с воздушной средой Зеленогорска, четко проявляется загрязнение РМ в вечернее время - 19-23 часа. Следует заметить, что возрастание концентрации РМ в атмосфере Зеленогорска приходится на 14-18 часов (рис. 3 и 4). Разные временные интервалы проявления максимумов содержания взвешенных частиц в воздухе двух населенных пунктов свидетельствуют о различных причинах их возникновения.

В городах и населенных пунктов Сибири основными источниками выбросов РМ являются: промышленность, угольные ТЭЦ и котельные, автотранспорт, а так же АИТы. Большинство предприятий промышленности и теплоэнергетики в зимний период работают непрерывно и их выбросы квазистационарны. А выбросы от автотранспорта и АИТов характеризуются некоторой периодичностью.

В крупных мегаполисах, в которых наблюдаются интенсивные автотранспортные потоки, вблизи транспортных магистралей концентрация РМ10 изменяется в незначительном диапазоне - от 20-30 мкг/м3 до 30-40 мкг/м3 [1]. В поселке Березовка диапазон изменения концентрации РМ2,5 гораздо больше - от 35-40 мкг/м3 до 90-95 мкг/м3 (рис. 1 и 4).

Таким образом, остается одна группа источников выбросов РМ, а именно АИТы [2], которые определяет суточную динамику загрязнения атмосферы в поселке.

Одно из основных различий рассматриваемых населенных пунктов состоит в том, что в Березовке индивидуальные дома с различными АИТами занимают около 80% территории поселка, а Зеленогорске таких домов практически нет. Фактически, в Березовке имеется площадной источник выбросов РМ, а максимум загрязнения, который наблюдается в 19-23 часа, обусловлен тем, что жители прогревают свои жилища на ночь.

Список литературы

1.                   Глазкова A.A, Кузнецова И.Н., Шалыгина Е.Г. Суточный ход концентрации аэрозоля (РМ10) летом в Московском регионе // Оптика атмосферы и океана. – 2012. – Т. 25. – № 6. – С. 495- 500.

2.                     Mukherjee A., Agrawal M. A. Global Perspective of Fine Particulate Matter Pollution and Its Health Effects // Rev. Environ Contam. Toxicol. - 2018. - V. 244. - P. 5-51.

3.                   Zhang R., Wang G., Guo S., Zamora M.L., Ying Q., Lin Y., Wang W., Hu M., Wang Y. Formation of urban fine particulate matter // Chem. Rev. - 2015. - V. 115. - № 10. - P. 3803–3855.