• НА ЗАМЕТКУ ЭКОЛОГУ

Введение

В России уже более 20 лет функционирует государственная система управления выбросами загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу от источников загрязнения атмосферы (ИЗА) промышленных предприятий [1, 2]. Целью системы является достижение нормативного уровня загрязнения воздушного бассейна (ВБ) населенных мест путем финансового и административного принуждения предприятий к выполнению атмосфероохранных мероприятий по снижению выбросов. Система управления выбросами ИЗА базируется на обширной информационной базе, включающей в себя нормативы качества ВБ, параметры выбросов промышленных ИЗА, климатические параметры территории, данные наблюдений за загрязнение атмосферы, стоимостные показатели. Сбор и использование информации базируется на соответствующих нормативных документах [1, 2, 3, 4], призванных обеспечить единообразие и сопоставимость данных не только для конкретного города, но и на федеральном уровне.

Планы мероприятий по охране атмосферы разрабатываются для предприятий каждые 5 лет и содержатся в проектах нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ). Как отмечается в [1], использование сводных расчетов для установления ПДВ прежде всего повышает обоснованность и комплексность процесса нормирования выбросов. Действительно, при разработке ведомственного тома ПДВ рассматривается только одно конкретное предприятие. Наличие других промышленных предприятий и автотранспорта, определяющих загрязнение территории совместно с рассматриваемым, учитывается фоновыми концентрациями. Последние предоставляются территориальным подразделением Росгидромета либо на основе наблюдений стационарных постов (в случае их наличия), либо на основе расчетов по числу жителей в населенном пункте. Наблюдения ведутся далеко не во всех городах и только по весьма узкому спектру ЗВ. Поэтому по большинству специфических ЗВ (по которым нет фоновых концентраций) в процессе разработки ведомственного тома ПДВ предприятие предполагается изолированным и получает возможность для значительного выброса в пределах ПДВ. Кроме того, при редкой сети стационарных постов и выборочных наблюдениях фоновая концентрация не в полной мере учитывает индивидуальность расположения промышленных предприятий, особенно при их высокой плотности в городских промузлах. Поэтому в большинстве случаев сводные расчеты, учитывающие совместное присутствие близлежащих взаимовлияющих [6] предприятий, показывают существенное нарушение критериев качества атмосферного воздуха, в то время как каждое отдельно взятое предприятие укладывается в нормативы даже с учетом фоновой концентрации. Следует заметить, что именно в процессе проведения сводных расчетов может быть решен вопрос о возможности рассмотрения предприятия как изолированного [6] и, следовательно, достаточности его нормативов ПДВ, полученных при разработке ведомственного тома, для обеспечения нормативов качества воздуха рассматриваемой территории. Поэтому авторам представляется, что в промышленных городах разрабатывать нормативы ПДВ можно только после проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы.

Кроме того, проведение таких расчетов способствует повышению эффективности работы подразделений государственной экспертизы. Это становится возможным благодаря тому, что в процессе разработки сводного тома ПДВ создается компьютерный банк данных, который содержит в себе карту-схему города с нанесенными на нее промышленными и жилыми районами, данные инвентаризации ИЗА всех предприятий, планы мероприятий (как долгосрочных, так и на периоды НМУ) и результатов расчетов. Все это может быть в дальнейшем использовано для расчетного мониторинга загрязнения атмосферы города, экспертизы строительства новых предприятий, градостроительных целей, медико-биологических оценок и т. д.

Проведение сводных расчетов и нормирование выбросов для г. Кемерова

Кузбасский экологический центр в течение ряда лет выполняет работы, направленные на проведение сводных расчетов загрязнения атмосферы для городов Кемеровской области и использование этих расчетов для нормирования выбросов. К настоящему времени проведены сводные расчеты для городов Белово (743 ИЗА и 60 ЗВ), Ленинска-Кузнецкого (692 ИЗА и 93 ЗВ), Березовского (318 ИЗА и 52 ЗВ), Мариинска (295 ИЗА и 52 ЗВ), Юрги (624 ИЗА и 77 ЗВ). Для проведения расчетов максимальных приземных концентраций, построения карт загрязнения атмосферы и требуемого для достижения нормативов качества АВ снижения выбросов каждого источника по всем ЗВ используется программный комплекс ЭРА (подробнее см. www.logos-plus.ru). Результаты расчетов как загрязнения, так и коэффициентов снижения выбросов показывают, что в целом по перечисленным городам основную проблему составляют многочисленные отопительные котельные, значительная часть которых не оснащены очисткой.

В наиболее полном объеме проведены работы по проведению сводных расчетов и нормированию выбросов для областного центра Кузбасса - города Кемерова. По состоянию на сегодняшний день в расчетах учтены 181 промышленное предприятие (3500 ИЗА). В соответствии с ОНД-86 [4] при использовании ПК ЭРА проведены сводные расчеты загрязнения атмосферы города по всем (внесенным в инвентаризацию) загрязняющим веществам (183 вещества) и образуемым ими группам суммации (21 группа). На первом этапе с использованием серии пробных расчетов в процессе взаимодействия с представителями предприятий осуществлено уточнение и корректировка координат и параметров ИЗА, списка ЗВ и групп суммации (ГС) веществ однонаправленного действия. После проведения основных расчетов загрязнения атмосферы города выявлен список ЗВ и ГС, по которым в районах жилой застройки и границах санитарно-защитной зоны расчетное загрязнения соответствует нормативному, и существующие выбросы могут быть рекомендованы в качестве ПДВ. Для 36-и веществ и 20-и групп суммации в районах жилой застройки или на границах объединенных санитарно-защитных зон промузлов нарушаются нормативы чистоты атмосферного воздуха. Пример расчетной оценки максимальных приземных концентраций по диоксиду азота представлен на рисунке 1. По таким ЗВ проведены расчеты на перспективу с учетом предлагаемых предприятиями мероприятий по снижению выбросов. Однако практически всегда существует целый ряд ЗВ, которые продолжают превышать ПДК даже после учета всех перспективных атмосфероохранных мероприятий. В результате возникает задача либо разработки дополнительных мероприятий, либо расчета необходимых коэффициентов снижения выбросов предприятий, найденных по результатам сводных расчетов.

Для расчета коэффициентов снижения выбросов ИЗА г.Кемерова использованы методики МНР-87 [7] и равного квотирования [6]. Для каждого конкретного ЗВ предпочтение отдается той методике, которая позволяет достичь нормативного загрязнения при меньшем снижении суммарного выброса в целом по городу. При этом для каждого отдельного ЗВ с применением специальной процедуры ПК ЭРА выбираются все расчетные точки в жилой застройке и на границе санитарно-защитной зоны, где расчетные концентрации превышают ПДК (или 0,8 ПДК для особо охраняемых территорий). Точки упорядочиваются по убыванию. Для выбранных точек заново проводится специальный расчет, в процессе которого выдаются в порядке убывания все вкладчики, создающие 95 % суммарной концентрации. После этого определяются коэффициенты нормирования, показывающие уровень снижения выбросов, необходимый для достижения ПДК. Затем проводится проверочный расчет и, в случае необходимости, процедура повторяется до полного достижения ПДК (или 0,8 ПДК для особо охраняемых территорий) во всех расчетных точках. По найденным коэффициентам снижения для отдельных ЗВ проводится расчет загрязнения атмосферы для ГС. Если приземные концентрации для ГС превышают уровень 1,0 или 0,8 (для особо охраняемых территорий), то рассчитываются дополнительные коэффициенты снижения, которые распределяются по отдельным ЗВ, образующим группу суммации. В результате определяется множество городских ИЗА, без снижения выбросов которых (или внедрения на них других мероприятий) невозможно достичь нормативного уровня загрязнения атмосферного воздуха. Предложения по необходимым снижениям выбросов для всех предприятий передаются в территориальное подразделение МПР России, в компетенцию которого входит установление нормативов ПДВ и выдача разрешений на выброс.

Естественно, в процессе проведения столь сложной и объемной работы возникает целый ряд проблем, наиболее важные из которых будут кратко рассмотрены ниже.

Учет вклада автотранспорта

В томе ПДВ для г. Кемерова впервые в Кемеровской области предпринята попытка учесть вклад в загрязнение атмосферы города выбросов автотранспорта. Для этой цели по результатам экспедиционных исследований состава и интенсивности транспортных потоков получены выбросы значительной части автодорог с использованием методики [7] и рассчитаны возможные вклады в загрязнение атмосферы города на период максимальной нагрузки магистралей. Проведенные расчеты показывают, что включение в состав ИЗА автодорог вносит весьма существенный вклад в загрязнение по ряду ЗВ, выбрасываемых автомобилями. Более того, по некоторым ЗВ расчетные вклады автотранспорта в суммарное загрязнение существенно превосходят максимально-разовые ПДК, в частности по диоксиду азота (до 10 ПДК, см. рисунок 2) и оксиду углерода (до 3 ПДК). Если учесть, что оба этих ЗВ совместно присутствуют в нескольких ГС, то становится очевидным, что учет автотранспорта может существенно ужесточить требования к нормативам выбросов для стационарных ИЗА промышленных предприятий.

Нормативы ПДВ источников промышленного города устанавливаются из условий соблюдения допустимого уровня (в настоящий момент - разовых ПДК для населенных мест) суммарного загрязнения по всем ЗВ и ГС на границах санзон и в пределах жилой застройки [1, 3]. А поскольку большая часть автодорог находится непосредственно в жилой зоне, то очевидно, что соблюдение нормативных требований по перечисленным ЗВ и включающим их ГС при учете вклада автотранспорта невозможно, даже в случае незначительного влияния стационарных промышленных источников. В настоящий момент не существует реальных мероприятий по существенному снижению вклада автотранспорта. Поэтому необходим расчет допустимых вкладов (в долях ПДК) промышленности и автотранспорта в суммарное загрязнение атмосферы г.Кемерова. Наиболее приемлемой схемой расчета допустимых вкладов с использованием нормативных документов [1, 6] заключается в нахождении расчетного суммарного фона по территории города [4] с последующим вычислением для каждого предприятия фона на период достижения ПДВ [1, 4]. Пробные расчеты показали, что, в силу высокого вклада автотранспорта, такая схема также приводит к нереально жестким требованиям для промышленных предприятий. Этот факт вынудил разработчиков обратиться за разъяснениями в НИИ Атмосфера, г. С-Петербург, являющегося головным институтом МПР России по проблемам охраны атмосферного воздуха. В ответ получены рекомендации, из которых следует, что на настоящий момент для целей нормирования выбросов целесообразно предусмотреть сводные расчеты загрязнения атмосферы городов раздельно для промышленных объектов и автотранспорта. При этом для города с населением от 0.3 до 0.8 млн. человек (Кемерово попадает в данную градацию) квоты загрязнения в долях ПДК для промышленности и транспорта рекомендовано принимать 0,7 и 0,3 соответственно. Однако полученные указания, имеющие рекомендательный статус, не были приняты руководством областных природоохранных органов. Поэтому вклад автотранспорта учитывался непосредственно при расчете требуемого снижения выбросов ИЗА. Однако, при расчетах коэффициентов снижения не учитывался вклад автотранспорта на проезжей части дороги в непосредственной близости от нее, где как раз и достигается максимум приземной концентрации (при ветре вдоль дороги). Кроме того, в соответствии с рекомендациями [5] следует учитывать социально-экономическую значимость предприятий. Поэтому при расчете требуемого снижения выбросов автотранспорт считался менее значимым, чем, например, предприятия энергетики или градообразующих отраслей промышленности. Это означает, что при попадании участков автодорог в состав источников, определяющих загрязнение в расчетной точке (основных вкладчиков), расчетное снижение их выбросов осуществлялось в первую очередь и с наибольшим коэффициентом нормирования. Тем не менее, наличие в сводных расчетах автотранспорта существенно ужесточает требования к нормативам выбросов стационарных источников, что зачастую вносит разногласия во взаимоотношения организации, проводящей сводные расчеты загрязнения атмосферы, с предприятиями города. И связано это прежде всего с явной нехваткой нормативно-правовых документов, четко регламентирующих порядок нормирования выбросов в городах при совместном учете промышленности и автотранспорта.

Нормирование выбросов предприятий энергетики

В качества второй важной проблемы, которая может оказаться характерной не только для г. Кемерова, но и для других промышленных центров, является установление нормативов выбросов от предприятий энергетики. Исторически сложилось, что непосредственно в городе Кемерово расположены три крупных предприятия энергетики, которые доминируют по валовым выбросам (см. таблицу 1). Причем, большую часть в этих выбросах составляют основные ЗВ, такие как диоксид азота, сернистый ангидрид, оксид углерод и зола углей, выбрасываемых в атмосферу города большим числом других стационарных источников и автотранспорта. Несмотря на то, что основной выброс всех веществ от предприятий энергетики осуществляется через высокие трубы (от 60 до 220 метров), расчетные оценки показывают, что только одна энергетика дает превышение от ПДК до 3-х ПДК в жилых районах города по диоксиду азота (см. рисунок 3) и до 1,5 ПДК по золе. При этом все источники оснащены современным очистным оборудованием, и, как заявляют представители Кузбассэнерго, не существует технических решений по дальнейшему снижению выбросов. С другой стороны, независимо от наиболее высокой социальной значимости предприятий энергетики (особенно в Сибири), невозможно достичь нормативного уровня загрязнения атмосферы жилых районов без внедрения каких-то атмосфероохранных мероприятий на предприятиях энергетики и, следовательно, существующие на сегодняшний день выбросы нельзя рассматривать как ПДВ. Кроме того, как показывает рисунок 1, суммарное загрязнение от всех источников существенно выше, поэтому расчетная квота допустимых концентраций [5] для предприятий энергетики составляет не ПДК, а величину менее 0,25 ПДК в пределах жилой зоны. Поэтому очевидно, что расчетные коэффициенты снижения рекомендуют значительное сокращение выбросов для установления значений ПДВ, которые не подкреплены техническими решениями. Однако в законодательных документах нет совершенно четких рекомендаций, как действовать в таких ситуациях как разработчикам нормативов ПДВ, так и представителям предприятий. Хотелось бы, чтоб в экологических законодательных актах появились на этот счет специальные положения, которые в равной мере могут касаться как загрязнения воздуха, так и других охраняемых природных объектов.

Таблица 1

Вклад основных предприятий г. Кемерова в суммарный по городу валовый выброс

Наименование предприятия	% вклада
Кемеровская ГРЭС	29,855%
Ново-Кемеровская ТЭЦ	28,604%
КОАО «Азот»	11,844%
ОАО «Кокс»	6,022%
Филиал ОАО «Угольная компания «Кузбассразрезуголь»	5,707%
Кемеровская ТЭЦ	3,139%

Сопоставление расчетов с данными наблюдений

В методических указаниях по проведению сводных расчетов загрязнения атмосферы [5] предусмотрен этап сопоставления результатов расчетов с данными наблюдений, осуществляемых на стационарных постах Росгидромета. В городе Кемерово в отличие от городов Кузбасса, где сводные расчеты проведены ранее, расположены 8 стационарных постов, на которых осуществляются замеры по 24 загрязняющим веществам, как основным, так и специфическим. В частности, наблюдения по диоксиду азота проводятся на 6-и постах. Результаты сопоставления расчетов и замеров представлены на рисунке 4. Глядя на рисунок, достаточно сложно сказать, как классифицировать соответствие расчетных и измеренных концентраций. Поэтому необходимо разобраться, что же мы считаем, и с какими характеристиками замеров следует сравнивать расчет.

Поскольку основной задачей сводного тома по г. Кемерово является установление ПДВ для промышленных ИЗА, то база данных содержит информацию о значениях выбросов предприятий в периоды их максимальной регламентной нагрузки, а автотранспорта - на время суток с наиболее интенсивным движением. Расчетная методика ОНД-86 нацелена на вычисление разовых (осредненных за 20 минут) концентраций для нормальных (достаточно часто встречающихся) неблагоприятных метеоусловий. И для совпадения расчетов с замерами концентраций необходимо сочетание максимальных выбросов всех ИЗА с реализацией заложенных в модели [4] нормальных неблагоприятных условий распространения примесей (которые являются не самыми неблагоприятными). Понятно, что в масштабе целого города такое одномоментное сочетание практически неосуществимо. Поэтому значения расчетных концентраций в каждой точке территории города, получаемые в процессе сводных расчетов, должны (при достаточно полном и правильном задании выбросов) рассматриваться как верхние оценки возможных значений приземных разовых концентраций, измеряемых в той же точке при нормальных метеоусловиях. В целом принято считать, что методика рассчитывает максимальную приземную концентрацию, вероятность превышения которой не более 2 % [8]. На постах по данным замеров строится распределение, и по нему определяется концентрация, вероятность превышения которой 5 % (представлена на рисунке 4 как 5 %-й максимум). Что касается абсолютного измеренного максимума (рисунок 4), то во-первых, он может содержать случайную ошибку наблюдения, во-вторых может уловить кратковременное повышение выброса ближайших источников, и наконец, этот максимум (да и ближайшие к нему значения) практически всегда относится к аномальным неблагоприятным метеоусловиям (штиль, приподнятая инверсия) [8, 9]. Такие метеоусловия не укладываются в рамки стационарных моделей типа [4], вызывают эффект накопления ЗВ в приземном слое атмосферы, и, как следствие, повышенные приземные концентрации. Из всего сказанного следует, что сопоставление расчетов по ОНД-86 и замеров стационарных постов Росгидромета можно считать удовлетворительным, если расчетная концентрация лежит между 5 %-м квантилем распределения и абсолютным максимумом. Таким образом, приведенные на рисунке 4 результаты можно считать приемлемыми, а полноту инвентаризации и расчеты максимальных приземных концентраций по диоксиду азота достаточно полными и пригодными для нормирования выбросов. К сожалению, далеко не по всем ЗВ картина сопоставления расчетных и измеренных концентраций показывает удовлетворительное соответствие. Однако нигде в нормативных документах не рассматривается (а только упоминается) вопрос о процедуре сравнения расчетных и измеренных показателей загрязнения, о том, какое сравнение можно считать удовлетворительным и, главное, как следует действовать разработчикам сводных расчетов и нормативов ПДВ в случае, если эти данные существенно не совпадают.

Квотирование

Полученные в процессе разработки сводного тома по городу Кемерово материалы представляют собой достаточный набор исходных данных для расчета полей квот концентраций (ПКК) [1, 5] всех промышленных предприятий г.Кемерова. Однако перед проведением окончательных расчетов ПКК методическими указаниями [5] предусматривается этап согласования проектов квот представителями взаимовлияющих предприятий с проведением проверки результатов согласования на соблюдение гигиенических критериев качества воздуха путем дополнительных сводных расчетов загрязнения атмосферы. На настоящий момент, в дополнение к содержащимся в представленном томе результатам, получены списки взаимовлияющих предприятий и источников по каждому загрязняющему веществу (с превышением ПДК). Однако нормативные документы, регламентирующие порядок квотирования на уровне взаимоотношений предприятие-предприятие и предприятие-контролирующий орган сейчас не имеет соответствующей юридической обеспеченности, что тормозит разработчиков тома ПДВ, готовых в настоящее время к научно-методическому и расчетному сопровождению процесса согласования ПКК.

Заключение

В заключении хотелось бы еще раз подчеркнуть чрезвычайную важность работ по проведению сводных расчетов загрязнения атмосферы в промышленных городах. Эти работы не только позволяют установить более обоснованные с экологической точки зрения нормативы допустимой нагрузки на атмосферу конкретного города, но и просто всесторонне разобраться с тем, что творится в атмосфере города как с точки зрения инвентаризации выбросов, так и состояния системы наблюдений за загрязнением. В то же время, по мнению авторов, в процессе практического выполнения таких работ и связанного с ними постоянного взаимодействия с промышленными предприятиями города ощущается недостаточная нормативно-правовая и методическая проработка целого ряда вопросов, некоторые из которых обозначены в настоящей работе.

Литература

1. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.- СПб.: НИИ Атмосфера МПР РФ, 2002.
2. Федеральный Закон «Об охране окружающей среды».- М., 2002.
3. СанПиН 2.1.6.1032-01 «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест».- М., 2001.
4. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий.- Л.: Гидрометеоиздат, 1987.- 93 с.
5. Методическое пособие по выполнению сводных расчетов загрязнения атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий и автотранспорта города (региона) и их применению при нормировании выбросов.- СПб., 1999 г.
6. Рекомендации по оценке допустимых выбросов для групп источников. (Методика определения нормированных уровней выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. МРН-87).- М., Госкомгидромет, Институт прикладной геофизики, 1987.- 30 с.
7. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов.- СПб., 1999 г.
8. Берлянд М. Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы.- Л.: Гидрометеоиздат, 1985.- 272 с.
9. Безуглая Э. Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах.- Л.: Гидрометеоиздат, 1986.- 200 с.