Общегосударственная сеть наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха на территории Мурманской области включает 9 городов, в которых работает 17 постов по контролю загрязнения атмосферного воздуха.
Измерялись концентрации 19 загрязняющих веществ: основных (взвешенные вещества, диоксид серы, оксида углерод, диоксид азота), и специфических (формальдегид, фтористые соединения, бенз(а)пирен, металлы, ртуть).
В соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями разовые и среднесуточные значения ПДК являются основными характеристиками токсичности примесей, содержащихся в воздухе.
При характеристике загрязненности воздуха по городам средние значения концентраций сравниваются со среднесуточной ПДК, а максимально-разовые концентрации - с максимальной разовой ПДК.
По городам области рассчитывался комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) по 5 веществам, концентрация которых была наибольшей:
где:
| qсpi - | средняя концентрация i- вещества; |
| пдкi - | среднесуточная ПДК i- вещества; |
| сi - | безразмерная константа, позволяющая привести степень вредности i-того вещества к вредности оксида серы. |
Среднее значение сi для групп веществ 4-х классов опасности принимается равным: для первого - 1,7; для второго - 1,3; третьего - 1,0; четвертого - 0,9.
Величина комплексного индекса загрязнения атмосферы является режимной характеристикой качества воздуха. При расчете этого показателя используется среднегодовая концентрация примесей.
В соответствии с существующими методами оценки среднегодового уровня, загрязнение считается низким, если ИЗА ниже 5, повышенным при ИЗА от 5 до 6, высоким при ИЗА от 7 до 13 и очень высоким при ИЗА равном или больше 14.
Результаты наблюдений в 1999 году свидетельствуют о том, что уровень загрязнения атмосферы городов Мурманской области существенно не изменился. Комплексный индекс загрязнения атмосферы городов < 5, ниже среднего по городам России.
Основной причиной загрязнения воздуха являются промышленные выбросы веществ. Основными стационарными источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух на территории Кольского полуострова являются промышленные предприятия: ОАО "ГМК Печенганикель" РАО "Норильский никель" (пгт. Никель, г. Заполярный), ОАО "Комбинат Североникель" РАО "Норильский никель" (г. Мончегорск), горно-обогатительный комбинат ОАО "ОЛКОН" (г. Оленегорск), ОАО "Кандалакшский алюминиевый завод" (г. Кандалакша), ОАО "Апатит" (г. Апатиты), ТЭЦ, котельные. Значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха городов вносит автотранспорт, железнодорожный транспорт.
Для улучшения качества воздуха нужны достаточно надежные данные о выбросах загрязняющих веществ, определяющих загрязнение воздуха в городе, а также необходим контроль за предприятиями, осуществляющими такие выбросы.
В реальной атмосфере выбросы промышленных предприятий подвергаются действию комплекса метеорологических факторов, который и определяет тот или иной уровень загрязнения. На Кольском полуострове рассеиванию загрязняющих веществ в значительной степени способствует активная циклоническая деятельность с умеренными и сильными ветрами. Северо-запад Европейской части России относится к зоне, где создаются благоприятные климатические условия для рассеивания загрязняющих веществ.
В период антициклонального характера погоды со слабыми ветрами, штилями, приземными инверсиями, дымками в городах и промышленных центрах Мурманской области наблюдаются повышенные концентрации загрязняющих веществ.
В 1999 г. по климатическим данным максимальное количество дней с метеорологическими условиями, способствующими накоплению вредных примесей в атмосфере, приходилось на холодное время года: январь, февраль, март, декабрь.
Продолжительные ветры со стороны промышленных комбинатов, ТЭЦ на жилые районы городов являются также причиной повышения загрязняющих веществ до уровня ПДК и выше.
В 1999 г. на предприятия Мурманской области было передано 443 штормовых предупреждений о неблагоприятных метеорологических условиях, способствующих накоплению загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы.
Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха проводились в 9 промышленных центрах области: гг. Апатиты, Заполярный, Кандалакша, Кировск, Кола, Мончегорск, Мурманск, пгт. Никель, Оленегорск.
Концентрации взвешенных веществ. Взвешенные вещества определялись в 7 городах области (рис. 1). Средняя концентрация взвешенных веществ по городам Мурманской области - 0.10 мг/м3 при допустимой санитарной норме - 0.15 мг/м3.
Рис.1. Среднегодовые концентрации взвешенных веществ в атмосферном воздухе городов Мурманской области в 1999 г.
(qср, мг/м3-среднегодовая концентрация взвешенных веществ по городам области в 1999 г.)
В г. Оленегорск среднегодовая концентрация - 0,23 мг/м3, превышала среднюю концентрацию по городам области и допустимую санитарную норму. Повышенная запыленность в атмосферном воздухе города Оленегорск наблюдалась в течение всего года. Значительное загрязнение отмечалось в феврале (среднемесячная концентрация - 2,0 ПДК) и в мае, июне (среднемесячная концентрация - 2,2 ПДК). Устойчивая антициклональная циркуляция со слабыми неустойчивыми ветрами, штилями, а также ветры северо-западного направления со стороны горно-обогатительного комбината способствовали увеличению содержания взвешенных веществ в атмосферном воздухе до уровня ПДК и выше.
В г. Мончегорске среднегодовая концентрация в 1,2 раза превышала среднюю концентрацию по городам области. В поселке Монча наблюдалось увеличение среднемесячных концентраций пыли в летний период до 1,1 ПДК.
В г. Мурманск среднегодовая концентрация взвешенных веществ на уровне средней концентрации по городам области. Увеличение среднемесячных концентраций взвешенных веществ в атмосферном воздухе до уровня ПДК и выше наблюдалось весной и летом при преобладающем влиянии слабых неустойчивых ветров. Содержание взвешенных веществ в атмосферном воздухе в зимний период является следствием длительного отопительного сезона в крупном административном центре. Максимальное количество приземных инверсий, застои, активная антициклональная деятельность в зимнее время способствовали загрязнению атмосферного воздуха.
Рис 2. Содержание взвешенных веществ в атмосферном воздухе зимой и летом.
В остальных городах области среднегодовая концентрация взвешенных веществ не превышала допустимую санитарную норму.
Концентрации диоксида серы. Диоксид серы поступает в атмосферу при сгорании топлива, содержащего серу. Основным источником выбросов диоксида серы являются электростанции, котельные, предприятия черной и цветной металлургии.
При неблагоприятных метеорологических условиях: приземных инверсиях, застоях, туманах, продолжительных ветрах со стороны промышленных предприятий, а также выбросах от низких источников загрязнения в городах области наблюдается повышенное содержание диоксида серы.
Содержание диоксида серы определялось в 9 городах области (рис. 3). Средняя концентрация диоксида серы по городам Мурманской области - 0,01 мг/м3 при допустимой санитарной норме - 0,05 мг/м3.
Рис. 3. Среднегодовые концентрации диоксида серы в атмосферном воздухе городов Мурманской области в 1999г. (qср,мг/м3-среднегодовая концентрация диоксида серы по городам области в 1999 г.)
В пгт. Никель и г. Заполярный среднегодовая концентрация диоксида серы ниже уровня допустимой санитарной нормы, но выше, чем содержание по городам области. Загрязнение атмосферного воздуха диоксидом серы уменьшилось по сравнению с предыдущим пятилетним периодом. В 1998-99 г. г. отмечается уменьшение выбросов диоксида серы в атмосферу ГМК "Печенганикель", что связано с использованием в производстве местной малосернистой руды.
В пгт Никель загрязнение диоксидом серы значительнее в летние месяцы при неблагоприятных метеорологических условиях: преобладающие ветра северного, северо-восточного направления со стороны ГМК "Печенганикель" и в периоды устойчивой антициклональной циркуляции в холодное время года. В 1999 г. содержание диоксида серы в атмосферном воздухе не превышало допустимую санитарную норму, увеличение среднемесячной концентрации в 1,2 раза наблюдалось только в мае. Повышенные максимальные разовые концентрации были зарегистрированы при устойчивых ветрах северо-восточного направления со стороны ГМК "Печенганикель" на улице Октябрьской - 2,2 ПДК в мае (процент повторяемости превышения ПДК за месяц - 2,9).
В г. Заполярный увеличение содержания в атмосферном воздухе отмечалось в холодные месяцы: январь - апрель и октябрь- декабрь. В 1999 г. среднемесячные концентрации были наибольшими в марте - 1,1 ПДК, ноябре -2,0 ПДК.
Повышенные максимально-разовые концентрации зарегистрированы при неблагоприятных метеорологических условиях: штилях, приземных инверсиях, устойчивых юго-западных ветрах со стороны ГМК "Печенганикель". Максимально- разовая концентрация, превышающая санитарную норму в 2,4 раза, отмечалась в марте.
В пгт. Никель и г. Заполярный повторяемость превышения максимальных разовых концентраций за год меньше 1.0%.
В г. Мончегорске содержание диоксида серы на уровне среднего содержания по городам области, ниже допустимой санитарной нормы. Отмечается уменьшение выбросов диоксида серы в связи с сокращением объема производства комбината "Североникель". В 1999 г. среднемесячные концентрации не превышали допустимую санитарную норму.
Повышенные разовые концентрации регистрировались, в основном, при юго-западных ветрах со стороны АО "Комбинат "Североникель", а также при слабых неустойчивых ветрах. Повторяемость превышения максимальных разовых концентраций за год - 0,1%.
В атмосферном воздухе городов в связи с длительным отопительным сезоном отмечается увеличение средних концентраций в зимние месяцы в период отопительного сезона по сравнению с летними месяцами.
Концентрации оксида углерода. Оксид углерода поступает в атмосферу от промышленных предприятий в результате неполного сгорания топлива. Но главным источником выбросов является автомобильный транспорт.
Повышенное содержание оксида углерода чаще всего отмечается вблизи автомагистралей в безветренную холодную погоду, которая способствует наибольшему загрязнению воздуха выбросами автотранспорта (рис. 4).
Рис. 4. Среднемесячные концентрации оксида углерода в холодное (февраль) и теплое (июнь) время года вблизи автомагистралей в городах Мурманской области.
Содержание оксида углерода определялось в 9 городах области (рис. 5). Средняя концентрация оксида углерода по городам Мурманской области - 0,9 мг/м3 при допустимой санитарной норме - 3 мг/м3.
Рис. 5. Среднегодовые концентрации оксида углерода в атмосферном воздухе городов Мурманской области в 1999 г. (qср, мг/м3 - среднегодовая концентрация оксида углерода по городам области в 1999 г.)
В г.г. Мурманск, Кола, Кировск, Оленегорск среднегодовая концентрация оксида углерода на уровне или превышала среднюю концентрацию по городам области. Неблагоприятные метеорологические условия - низкие температуры воздуха, значительное количество штилей, застоев (г. Кировск, г. Оленегорск), выбросы от большого количества автотранспорта (г. Мурманск, г. Кола), увеличивают содержание загрязняющих веществ в атмосфере.
В г. Мурманске в феврале в период активной антициклональной циркуляции среднемесячная концентрация в центре города была на уровне санитарной нормы, а максимальная из разовых концентраций превышала ПДК в 2,0 раза, повторяемость превышения ПДК был наибольшим в феврале - 19,4, в декабре - 9,0.
В городах области максимальные разовые концентрации превышали допустимую норму в 1.5-2 раза в холодное время вблизи автомагистралей. Повторяемость превышения максимальных разовых концентраций за год - 0,3 - 1,0 %.
Концентрации диоксида азота. Среди загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу с антропогенными выбросами от промышленности, электростанций и автотранспорта, оксиды азота относятся к наиболее важным. Они образуются в основном в процессе сгорания при высоких температурах органического топлива в виде оксидов азота (NO), которые трансформируются в NO2. Оксид и диоксид азота играют важную и сложную роль в фотохимических процессах, происходящих в атмосфере под влиянием солнечной радиации и являющихся причиной образования фотохимического смога и высоких концентраций озона.
Содержание диоксида азота определялось в 9 городах области (рис. 6). Средняя концентрация диоксида азота по городам Мурманской области - 0,02 мг/м3 при допустимой санитарной норме - 0,04 мг/м3.
Рис. 6. Среднегодовые концентрации диоксида азота в атмосферном воздухе городов Мурманской области в 1999 г. (qср, мг/м3 - среднегодовая концентрация диоксида азота по городам области в 1999 г.)
В г.г. Никель, Кола, Мурманск, Оленегорск содержание диоксида азота в атмосферном воздухе было на уровне или превышало среднюю концентрацию по городам области. Загрязнение диоксидом азота значительнее в холодное время года в период устойчивого антициклонального типа погоды, способствующего накоплению вредных примесей в атмосфере. В 1999 г. значительное количество приземных инверсий, штилей, туманов наблюдалось в январе, феврале, марте и декабре.
В холодное время года, при особо неблагоприятных условиях рассеивания, выбросы диоксида азота от отопительных систем, промышленных предприятий, автотранспорта накапливаются до значительных концентраций. Среднемесячные концентрации в городах области выше зимой, чем летом.
В г.г. Мурманск, Оленегорск, Никель среднемесячные концентрации диоксида азота превышали допустимую санитарную норму в 1,1-1,4 раза в январе, феврале и декабре.
В южной части г. Мурманск максимальная разовая концентрация - 1,6 ПДК отмечалась в феврале, за месяц процент повторяемости превышения максимальных разовых концентраций - 2,8.
В г. Оленегорске максимальная разовая концентрация - 2,7 ПДК отмечалась в январе, за месяц процент повторяемости превышения максимальных разовых концентраций - 18,8.
В пгт. Никель максимальная разовая концентрация - 2,8 ПДК отмечалась в январе, за месяц процент повторяемости превышения максимальных разовых концентраций - 13,1.
Концентрации бенз(а)пирена. Бенз(а)пирен (БП) поступает в атмосферу при сгорании различных видов топлива. Большое количество БП содержится в выбросах предприятий цветной и черной металлургии, энергетики, автотранспорта.
Рис.7.Средние и максимальные концентрации бен(а)пирена в атмосферном воздухе городов Мурманской области в 1999 г.
Содержание бенз(а)пирена в атмосферном воздухе определялось в 4 городах области: Апатиты, Кандалакша, Мончегорск, Мурманск (рис. 7).
Среднегодовая концентрация в г. Кандалакша - 1,3*10-3 мкг/м3 , г. Мурманск - 0,9*10-3 мкг/м3 , г. Мончегорск - 0,8*10-3 мкг/м3, г. Апатиты - 0,6*10-3 мкг/м3 при допустимой санитарной норме 1*10-3 мкг/м3.
Зимой в период наиболее неблагоприятных условиях рассеивания примесей в городах области отмечались значительные концентрации бенз(а)пирена.
В г. Мурманске вблизи автомагистралей в декабре в южной части отмечалась концентрация 2,7 ПДК, в северной части - 1,7 ПДК, в феврале - 2,0 ПДК и 1,7 ПДК соответственно.
В г. Мончегорске, в поселке Монча, в зоне действия комбината "Североникель" содержание бенз(а)пирена в декабре превышало норму в 2,9 раза, в феврале - в 1,2 раза.
В зоне действия предприятий цветной металлургии, особенно алюминиевых заводов (г. Кандалакша, ОАО "КАЗ"), воздух значительно загрязнен бенз(а)пиреном. В феврале на ул. Первомайской отмечалось максимальное содержание БП в атмосферном воздухе - 4,7 ПДК, в декабре на ул. Шевчука - 3,6 ПДК. В г. Кандалакше среднегодовая концентрация превышает санитарную норму в 1,3 раза.
Концентрации специфических примесей. Значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха городов области формальдегидом вносят предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, автотранспорт. Формальдегид является приоритетной примесью, загрязняющей воздух городов и промышленных центров России. В последние годы отмечается рост содержания формальдегида в атмосферном воздухе городов. По данным Главной Геофизической обсерватории им. Воейкова в 30 из 34 городов средние за год концентрации формальдегида превышают допустимую санитарную норму.
Содержание формальдегида увеличивается летом вблизи автомагистралей при возрастающей солнечной радиации и зимой в период активной антициклональной циркуляции, способствующей накоплению загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
Рис. 8. Среднегодовые концентрации формальдегида в атмосферном воздухе городов Мурманской области в 1999 г.
Содержание формальдегида в атмосферном воздухе определялось в 5 городах области (рис. 8). Средняя концентрация диоксида серы по городам Мурманской области (0,0033 мг/м3 при допустимой санитарной норме - 0,003 мг/м3) на уровне ПДК.
В г. Мончегорске среднегодовая концентрация выше ПДК в 1.6 раза, содержание формальдегида по-прежнему, как и в прошлые годы, превышает допустимую норму. Загрязнение наблюдалось при устойчивых ветрах юго-западных направлений со стороны комбината "Североникель", приземных инверсиях, туманах, штилях. Среднегодовое содержание формальдегида в поселке Монча выше, чем в центре города в 1,2 раза. В феврале отмечалась наибольшая среднемесячная концентрация - 2,3 ПДК в пос. Монча, 2,0 ПДК в центре города.
В г. Мурманске среднегодовая концентрация на уровне ПДК. В течение года наибольшие среднемесячные концентрации отмечались в центре города -1,7 ПДК в июне и сентябре, в северной части -1,6 ПДК в июне, в южной части -1,4 ПДК в марте, в восточной части - 2,6 ПДК в июле, - 2,4 ПДК в сентябре. Повышенное содержание формальдегида отмечалось, как вблизи автомагистралей, так и в жилой зоне, восточном районе. Среднегодовая концентрация в восточном районе города выше допустимой санитарной нормы в 1,5 раза и больше средних концентраций формальдегида других районов города. По-видимому, причиной загрязнения атмосферного воздуха восточной части города являются выбросы предприятий промышленной зоны. В 1999 г. среднегодовая концентрация фтористого водорода и солей фтористоводородной кислоты растворимых форм, поступающих с выбросами Кандалакшского алюминиевого завода, не превышала допустимую санитарную норму.
Увеличение содержания фтористых соединений отмечалось в летние месяцы при продолжительных ветрах северных направлений со стороны Кандалакшского алюминиевого завода и преимущественно в районе ул. Шевчука. Здесь в июне отмечалась наибольшая среднемесячная концентрация фтористого водорода - 1 ПДК, повторяемость превышения максимальных разовых концентраций за месяц - 1,4%.
В г. Мурманск, Мончегорск, пгт. Никель определялось содержание паров ртути в атмосферном воздухе. Среднегодовая концентрация паров ртути не превышала допустимую санитарную норму.
В г. Мурманск в холодное время года отмечались среднесуточные концентрации ртути, превышающие норму в 1,1 раза: в ноябре в восточном районе, в апреле - в южном районе. Среднегодовая концентрация в южной части города ниже ПДК, но выше, чем в других районах города в 1,5-2,0 раза.
Наблюдения за содержанием металлов в атмосферном воздухе проводились в г.г.Апатиты, Кандалакша, Мончегорск, Мурманск, Оленегорск.
В городах области содержание металлов а атмосферном воздухе ниже уровня санитарной нормы. Наблюдаемые максимальные концентрации меди в г.г. Оленегорск, Апатиты, никеля, кобальта - в г. Мончегорск, свинца - в гг. Оленегорск, Мурманск выше, чем в других городах области.