CC BY
75
отмечается появление сложных даек долеритов, центральные части которых сложены монцонит-порфирами с отчетливой калиевой специализацией (3.52-5.96 мас.% К2О) по отношению к смежным субщелочным долеритам, в которых натрий преобладает над калием. Другими возможными источниками калия могли быть нижнепалеозойские алевропелиты (К2О до 4 мас.%), контактирующие с базитами, а также венд-кембрийский подмерзлотный водоносный комплекс, представленный аритмично переслаивающимися непроницаемыми глинистыми и пористыми карбонатными породами с зонами солоноватых и соленых вод и зонами залегающих ниже рассолов. Воды верхнекембрийского подмерзлотного водоносного комплекса являются крепкими рассолами хлоридного магниево-кальциевого состава (233 г/дм3), в которых среди катионов присутствуют ион кальция (441000 мг/дм3), ионы натрия и калия (суммарное содержание - 21408 мг/дм3), ион магния - 14166 мг/дм3. Среди анионов преобладает хлорид-ион (152295 мг/дм3) [4]. Исследованиями Ботуобинской геолого-разведочной экспедиции в Накынском районе установлена современная обводненность разломов, а также наличие прямой гидравлической связи обводненной зоны кимберлитов и базитов в трубке Нюрбинская с межмерзлотным (250-350 м) и подмерзлотным (370-900 м) верхнекембрийскими водоносными комплексами. Проявление базитового магматизма сопровожалось прогревом
интрузивами вмещающих осадочных пород, интенсивной разгрузкой подземных вод по контактовым зонам и повышением концентрации в них растворенных компонентов. Воздействие на базиты и эксплозивные брекчии водных растворов, варьирующих как по составу, так и по количеству содержащихся в них компонентов, могло обеспечивать повышение содержания в породах в одних случаях только магния, в других -калия или того и другого вместе.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 08-05-00225а).
Библиографический список
1. Томшин М.Д. Особенности магматических образований Накынского кимберлитового поля Якутской провинции / М.Д.Томшин, А.С.Фомин, В.П. Корнилова и др. // Геология и геофизика. -1998. - № 12.- С. 1693-1703.
2. Киселев А. И. Геодинамика развития кимберлитового и базитового магматизма в области Вилюйского палеорифта / А.И.Киселев, К.Н.Егоров, М.Н.Масловская //Отечественная геология. - 2002. -№ 4. - С. 40-45.
3. Ротман А.Я. Петрологические особенности базитов трубок взрыва Западной Якутии / А.Я.Ротман, В.П.Серенко Геология и полезные ископаемые Восточной Сибири. - Новосибирск: Наука. 1985. - С. 175-183.
4. Алексеев С.В. Криогенез подземных вод и горных пород (на примере Далдыно-Алакитского района Западной Якутии) / С.В.Алексеев. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 2000. - 119 с.
УДК 504.054, 504.064, 504.75.05
АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ ГОРОДА С РАЗВИТОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ИНФРАСТРУКТУРОЙ (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА БРАТСКА)
О.В.Лазарь1
Братский государственный университет, 665709, г. Братск, ул.Макаренко, 40.
Рассматривается проблема атмосферного загрязнения воздушного бассейна города Братска. Представлены результаты статистической обработки метеорологических параметров, характеризующих климат; данных с постов слежения за состоянием атмосферного воздуха; сведений по заболеваемости населения. По математической модели произведен расчет степени загрязнения атмосферы основными промышленными источниками. Ключевые слова: атмосферное загрязнение, воздушный бассейн, промышленные источники, эпидемиологическое состояние.
THE ANALYSIS OF ECOLOGICAL SITUATION OF A CITY WITH DEVELOPED INDUSTRIAL INFRASTRUCTURE (ON EXAMPLE OF BRATSK CITY) O.V. Lazar
Bratsk State University 40 Makarenko St., Bratsk,665709
The author examines the problem of air pollution of Bratsk air basin. She presents the results of statistical processing of meteorological parameters characteristic of climate, data from the posts of atmospheric air monitoring, data on population sickness rate. The calculation of degree of atmospheric pollution by basic industrial sources is performed with respect to a mathematical model.
Key words: atmospheric pollution, an air basin, industrial sources, epidemiological condition.
Рост городов, наращивание производственных сооружениями имеющихся промышленных источников мощностей, недостаточное обеспечение очистными чрезвычайно актуализировали проблему сохранения
1Лазарь Ольга Владимировна, старший преподаватель кафедры дискретной математики, тел.: (8-923) 35-55-08, (8-9046) 56-9763, e-mail: [email protected].
Lazar Olga Vladimirovna, an assistant professor of the Chair of Discrete Mathematics, tel.: (8-923) 35-55-08, (8-9046) 56-97- 63, email: [email protected].
окружающей среды. Население городов и населенных пунктов постоянно испытывают негативное влияние антропогенной деятельности. Проблема охраны и восстановления окружающей среды в настоящее время стала одной из важных задач науки, к которой обращено внимание многих ученых всех стран мира [3].
Сравнительно молодой город Иркутской области Братск является одним из примеров города с развитой промышленной инфраструктурой, предпосылкой развития различных видов производств послужило наличие мощной сырьевой и энергетической базы. Братская ГЭС является основой для развития энергоемких производств (годовая выработка электроэнергии достигает 25 млрд киловатт-часов). Годовой объем всей продукции около 20 млрд рублей, что составляет пятую часть от всего производства по Иркутской области, 70 % которой экспортируется за пределы Российской Федерации.
Крупнейшие промышленные объекты города ОАО «Братский алюминиевый завод» (БрАЗ), ОАО «Братский лесопромышленный комплекс» (БЛПК), ОАО «Целлюлозно-картонный комбинат» (ЦКК); предприятия теплоэнергетики, ОАО «Сибтепломаш» и множество других более мелких объектов расположены на небольшом удалении от селитебной территории города, причем часть из них - непосредственно в черте города.
Индустриализация повлекла за собой формирование высокого уровня атмосферного загрязнения с вытекающими отсюда угрозами здоровью населения и окружающей среде.
В настоящее время теоретическая оценка загрязнения атмосферы производится по гостированным методикам (ОНД-86 и ее разновидностям). Названные методики имеют ряд существенных недостатков, которые позволяют воспринимать полученные данные как качественные, но не количественные. К таким недостаткам можно отнести симметричность расчета по секторам с указанным шагом; пренебрежение климатическими особенностями местности, направлением вектора скорости ветра; характеристиками подстилающей поверхности; сложность описания рельефа; некорректность учета стратификации атмосферы (один и тот же коэффициент температурной стратификации берется единым для слишком обширных территорий) [4, 6].
На современном этапе развития науки разработаны различные методики, позволяющие рассчитывать абсолютные концентрации загрязняющих веществ. Однако, наряду с абсолютными концентрациями интерес представляет и долговременность воздействия на живые организмы.
В данной работе проводится оценка влияния выбросов с учетом климатических особенностей рассматриваемой территории по модели (А.В. Аргучинце-ва, В.К. Аргучинцев), основанной на вероятностном подходе [1]. Модель позволяет выявить зоны возможного повышенного риска не только с точки зрения загрязнения атмосферы, но и с позиции долговременно-сти воздействия на окружающую среду. Поскольку именно продолжительностью воздействия вредных ингредиентов обусловлен кумулятивный эффект, при-
водящий к отсроченным и необратимым последствиям.
Определенные типы движения воздушных масс реализуются в различные периоды времени в атмосфере данной местности, то есть за период характерного времени их можно считать стационарными. После периода стационарности выполняется новое наблюдение, то есть наступает новое стационарное состояние. Следовательно, многолетние наблюдения гидрометеорологических величин можно рассматривать как ансамбль климатических характеристик той или иной местности. Поскольку реализации относятся к разным годам, то их можно считать статистически независимыми. Данный подход позволяет осуществлять осреднения не по времени, а по реализациям. Именно эти предпосылки лежат в основе модели, используемой в данной работе [1].
Воздушный бассейн города и пригородной зоны испытывает на себе очень сильное постоянное негативное воздействие. От промышленных предприятий, работающих в непрерывном режиме, поступает в воздух большое количество вредных веществ.
Так, например, в 2002 году от стационарных источников в атмосферу города поступило 90,813 тыс. т загрязняющих веществ, что составило 19% от суммарных выбросов предприятий по всей Иркутской области. Экологическая ситуация усугубляется еще тем, что при определенных метеорологических условиях выбросы от БЛПК и БрАЗа могут обладать аддитивным и синергетическим эффектами, создавая благоприятные условия для возникновения вторичных продуктов загрязнения [2].
ОАО «Братский алюминиевый завод» (БрАЗ) является одним из крупнейших заводов в мире по производству алюминия электролизом криолитоглино-земного расплава в мощных электролизерах, годовая продукция завода - 800 тыс. т первичного алюминия. Через трубы его цехов высотою не более 80 метров в атмосферу поступает более 60 ингредиентов, часть которых относят к очень токсичным и канцерогенным. Например, соляная кислота, аэрозоль свинца, фтористый водород, бенз(а)пирен, сенильная кислота и другие. Ущерб, наносимый предприятием окружающей среде, довольно значителен: в радиусе 16 км от БрА-
За за год осаждается 565 кг/км вредных веществ. Содержание фтористых солей в почве города превышает естественное в 126 раз, а содержание в атмосфере достигает 1 ПДК, но при неблагоприятных метеорологических условиях может достигать свыше 10 ПДК.
ОАО «Братский лесопромышленный комплекс» (БЛПК) - крупнейшее в России предприятие по заготовке и переработке древесины, мощность которого
достигает до 7 млн м древесины в год. Расположено оно примерно в трех километрах от границы селитебной территории по берегу водохранилища. Специфика производства - выпуск различных видов целлюлозы, картона, фанеры, обоев, пиломатериалов. Характер вредных выбросов обусловлен сульфатным способом варки. При слабых ветрах южного и юго-восточного направления основная масса выбросов попадает на городские кварталы.
Использование на ОАО «Целлюлозно-картонный комбинат» (ЦКК) в технологическом процессе сульфида натрия и содержание в древесине метоксильных групп приводит к образованию серосодержащих дур-нопахнущих соединений (сероводород, метилмеркап-тан, диметилсульфид, скипидар, метанол, фенол). Загрязнение атмосферы происходит также продуктами горения черного щелока, коры, мазута, продуктами обжига известкового шлама.
В 2004 году Геоэкоцентром Байкальского структурного подразделения (БСП) «Сосновгеоэкология» Министерства природных ресурсов Российской Федерации были проведены работы по снегохимической съемке территории города Братска. Согласно полученным данным установлено, что техногенное загрязнение атмосферы города продолжает оставаться на довольно высоком уровне. Основной район загрязнения по нерастворимому осадку имеет ширину 5 - 8 км, протяженность до 15 км, причем включает в себя не только промышленные зоны, но и основную жилую часть города. Что касается растворимого осадка, то ореол загрязнения более широкий: 9 - 14 км, протяженность - более 15 км. В пределах промышленной зоны БрАЗа и западной части городской застройки наблюдаются превышения концентрации вредных веществ в 20-100 раз.
Антропогенное загрязнение атмосферы провоцирует экологически обусловленные болезни и обострение течения многих вирусных заболеваний, некоторые ингредиенты, входящие в промышленные выбросы, обладают способностью накапливаться в атмосфере, причем многим из них свойственна кумуляция в организме человека. В настоящее время не подлежит сомнению тесная взаимосвязь степени загрязнения атмосферы с состоянием здоровья населения. Все больше появляется доказательств влияния загрязнения окружающей среды на ускорение процессов старения населения и сокращение продолжительности жизни [5, 7, 8].
С постов слежения за состоянием атмосферного воздуха города Братска (ГУ ЦЕНТР ГОССАНОЭПИД-НАДЗОРА) были собраны данные с 1998 года по 2003 год по четырем контрольным точкам, которые расположены в разных частях города, соответственно на разном удалении от промышленных предприятий и в разных условиях городской застройки. Для каждого отдельного пункта и по городу в целом рассчитаны средние концентрации вредных веществ, проведено сравнение с ПДК, проанализирована годовая динамика содержания в атмосфере. Практически по всем контролируемым ингредиентам кратность превышения ПДК довольно значима, причем самый высокий процент превышений наблюдается в январе и июле (тем самым результат подтверждает данные статистической обработки метеорологических характеристик). По многим ингредиентам динамика содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе отдельно по пунктам отличается между собой, сказываются территориальная близость источников и особенности орографии. Наибольшие превышения ПДК наблюдаются на юго-западной окраине города, что обусловлено близостью промышленных источников и наиболее часто повторяющимися порывами ветра. Что касается
фтористого водорода, то значительные концентрации отмечаются во всех пунктах.
Для работы с моделью по оценке антропогенного загрязнения атмосферы города Братска в первую очередь были выбраны те месяцы, в которые создаются максимально неблагоприятные условия для рассеяния выбросов. Приведем результаты расчетов за январь.
В январе по городу отмечается наибольшая повторяемость штилевых ситуаций, инверсий приземных и приподнятых. Именно в это время в Восточной Сибири устанавливается азиатский антициклон, наблюдается малая облачность и спровоцированная низкими температурами высокая степень выхолаживания территории. Ветра данного месяца характеризуются низкими скоростями, коэффициент устойчивости составляет 0,67.
Расчеты проводились по инвентаризационным данным крупных промышленных объектов города с учетом сложившегося метеорологического режима. С точки зрения анализа содержания в воздухе вредных ингредиентов, поступающих с выбросами Братского лесопромышленного комбината (БЛПК), получены следующие результаты:
- повышенное содержание древесной пыли (ОБУВ
0,1 мг / м3) в атмосфере в радиусе 1 км наблюдается в течение 159 часов в месяц;
- повышенные концентрации Мп (ПДКС с =
0,001 мг / м3) наблюдаются в радиусе 50 м в течение 30 часов в месяц;
- содержание бенз(а)пирена (ПДКСС =
10-6 мг / м3) превышает нормативное в течение 615 часов в месяц и наблюдается сохранение данного превышения в радиусе 7 км от предприятия;
- метилмеркаптан (ПДКС с= 9 -10-6 мг / м3) со
значительным превышением допустимой нормы содержится в атмосфере до 592 часов в месяц, распространяясь вокруг предприятия в радиусе 2 км.
Указанная модель позволяет не только оценить площадь распространения вредной примеси, но и проанализировать долговременность содержания в атмосферном воздухе. Например, район загрязнения атмосферного воздуха бенз(а)пиреном в результате деятельности БЛПК с радиусом около 8 километров затрагивает несколько микрорайонов жилого сектора, причем на окраине превышения ПДК сохраняются в атмосфере до 265 часов в месяц.
Помимо Братского лесопромышленного комплекса, загрязнению воздушного бассейна города способствует Братский алюминиевый завод (БрАЗ). Смоделирован и проанализирован ущерб, нанесенный этими предприятиями воздушному бассейну города.
Например, выброс бенз(а)пирена, согласно данным, полученным по модели, формирует ореол загрязнения с превышением нормативной концентрации в 1 ПДК на среднем расстоянии от предприятий - более 100 км. Превышение в 10 ПДК наблюдается в радиусе 15 км. Аналогичные расчеты проведены по ряду ингредиентов, входящих в состав выбросов промышленных предприятий.
Согласно данным здравоохранения по городу Братску в течение уже долгого времени смертность превышает рождаемость; существует ряд неблагоприятных показателей здоровья населения: высокая заболеваемость детей, в несколько раз превосходящая подростковую и заболеваемость взрослых; нарушение репродуктивной функции женщин; значительные уровни онкологических заболеваний.
Для рабочего населения, занятого в промышленных областях, к производственно обусловленным патологиям можно отнести следующие: флюороз, остео-пороз, остеосклероз - последствия повышенного содержания в воздухе фтористых соединений. Заболевания органов дыхания и сердечно-сосудистой системы - последствия воздействия высоких концентраций окислов серы, азота, углерода, сернистых соединений, сероводорода, хлорорганических соединений. Анализ данных по заболеваемости населения города за последние пять лет показывает стабильно высокие показатели по этим группам.
Если говорить о взаимосвязи степени загрязнения атмосферы города и заболеваемости, в первую очередь необходимо отметить, что именно дети наиболее чувствительны к воздействию химических ингредиентов. Именно у детского населения, как у наименее подверженного к миграциям по территории контингента, ранее всего формируются экологически обусловленные заболевания. К 2003 году, по сравнению с 1997 годом, детская заболеваемость населения города Братска возросла почти на 50%. В структуре детской заболеваемости преобладают болезни органов дыхания, неврологические патологии, аллергопатоло-гии и нарушения работы сердечнососудистой системы (см. рисунок).
В результате проведенных расчетов смоделировано распределение вредными веществами в районе
крупнейших предприятий, составляющих основу промышленности города в зависимости от климатических, синоптических ситуаций и гравитационного спектра осаждения частиц. Выявлены наиболее опасные (с точки зрения нарушений ПДК) зоны загрязнения местности, в которые попадают жизненные объекты.
Построение статистического анализа по территориальному признаку способствует наработке схемы эпидемиологического анализа общей заболеваемости, выявлению доминирующих форм патологических состояний, связанных с качеством природной среды.
Прогнозные расчеты и оценка воздействия загрязняющих веществ на здоровье населения могут служить основой для картирования местности по степени загрязнения. В работе планируется по расчетным данным составить рекомендации городским службам и заинтересованным организациям по улучшению экологической обстановки города.
Возможности модели и получаемые результаты могут быть использованы для создания экологического паспорта города и полезны при принятии управленческих решений по улучшению качества атмосферного воздуха и оздоровлению экологической обстановки.
Библиографический список
1. Аргучинцев В.К. Модели и методы для решения задач охраны атмосферы, гидросферы и подстилающей поверхности: монография / В.К.Аргучинцев, А.В.Аргучинцева; под ред В.В. Буфала. - Иркутск: Изд-во ИГУ, 2001. - 115 с.
2. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2002 году. / отв. ред. И.Н. Корзун / Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Иркутской области. - Иркутск, 2004. - 323 с.
3. Информационный бюллетень за 2003 г. Состояние работ по прогнозу загрязнения воздуха в городах РФ. -СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. - 53 с.
4. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Общесоюзный нормативный документ (ОНД-86) / М.Е. Берлянд. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 93 с.
5. Миронов Г.Б. Заболевания органов дыхания: профилактика / Г.Б.Миронов. - М.: Знание, 1990. - 310 с.
6. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация; гл. редактор Ю.М. Арский. - М.: ВИНИТИ, 2000. - Вып.12.
7. Ревич Б.А. Загрязнение окружающей среды и здоровье населения. Введение в экологическую эпидемиологию: учеб. пособие / Б.А.Ревич. - М.: МНЭПУ, 2001. - 264 с.
8. Ревич Б.А. Экологическая эпидемиология: учебник для высш. учеб. заведений / Б.А. Ревич, С.Л. Авалиани, Г.И. Тихонова; под ред. Б.А. Ревича. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 384 с.
9. Система прогноза и предотвращения высоких уровней загрязнения воздуха в городах. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2004. - 127 с.
Абсолютнаязаболеваемостьдетского населения на 1000
обращении
■ болезни органов дыхания
ЗР 3%1% Р^г-л 92% ■ хр. обструктпв болезнь легких □ аллергический ринит
□ аллергозы
Основные группы заболеваний детей с соответствующим процентным значением на 1000 жителей города детского возраста
