CC BY
14
СТРОИТЕЛЬСТВО. Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства
DOI.org/10.5281/zenodo.2008900 УДК 614.78
В.А. Дрозд, М.П. Разгонова, А.В. Рачков, В.В. Чайка, К.С. Голохваст
ДРОЗД ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ - аспирант, инженер по радиационной безопасности, e-mail: [email protected]
РАЗГОНОВА МАЙЯ ПЕТРОВНА - аспирант, младший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
ЧАЙКА ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ - к.б.н., старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
ГОЛОХВАСТ КИРИЛЛ СЕРГЕЕВИЧ - д.б.н., проректор по научной работе ДВФУ,
e-mail: [email protected]
НОЦ Нанотехнологии Инженерной школы
Дальневосточный федеральный университет
Суханова ул., 8, Владивосток, 690091
РАЧКОВ АНТОН ВЯЧЕСЛАВОВИЧ - врач, e-mail: [email protected]
Военный госпиталь № 441
Чехова ул., 41/2, Южно-Сахалинск, 693000
Исследование дисперсного состава атмосферной взвеси в Сахалинской области
Аннотация: При строительстве гражданских и промышленных объектов учитываются санитарные и гигиенические требования, представленные в системе государственного регулирования соответствующими нормативами, при этом строительные нормативные правовые подзаконные акты не должны противоречить санитарным правилам.
Совокупность природных и техногенных факторов, таких как извержения вулканов и выбросы предприятий добывающей промышленности, ухудшает экологическую обстановку в Сахалинской области, в том числе из-за образования мелкодисперсных частиц, оказывающих негативное влияние на здоровье населения. Среди заболеваний органов дыхания на территории области преобладают заболевания легких, одна из причин - осаждение в различные отделы дыхательных путей инородных тел. В связи с этим необходимо изучать неблагоприятные экологические факторы, оказывающие влияние на здоровье населения. В данной работе приведены результаты первого исследования гранулометрического состава атмосферной взвеси, содержавшейся в снеге некоторых населенных пунктов Сахалинской области (города Южно-Сахалинск и Курильск, Оха).
Ключевые слова: населенные пункты, экологическая безопасность, атмосфера, взвесь, загрязнение, Сахалин, Южно-Сахалинск, Курильск, Оха.
Введение
В настоящее время в России и странах ближнего зарубежья постоянный эколого-гигиенический мониторинг техногенных взвесей в атмосферном воздухе селитебных терри-
© Дрозд В.А, Разгонова М.П., Рачков А.В, Чайка В.В., Голохваст К.С., 2018
О статье: поступила 16.10.2018; финансирование: проект «Разработка и практическая апробация методов экологической оценки объектов использования атомной энергии Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» для долгосрочного обеспечения безопасности на стадиях подготовки к их выводу из эксплуатации и вывода из эксплуатации с учетом совокупных антропогенных (радиационных, химических и иных) рисков Дальневосточного федерального округа».
торий проводят лишь в некоторых крупных городах. Наблюдение ведется в основном за частицами класса PM10 (см. ГН 2.1.6.3492-17 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений») некоторыми тяжелыми металлами, а также газами (N02, СО и др.). В то же время из-за возросшей (в результате хозяйственной деятельности человека) нагрузкой на окружающую среду [7, 9] все больше населенных пунктов нуждаются в контроле за состоянием атмосферного воздуха [4].
Основными антропогенными источниками загрязнения атмосферы являются выбросы от промышленных объектов и транспорта [1, 3, 6, 11]. Отдельно стоит отметить мероприятия по повторному освоению антропогенного рельефа и реновации городских территорий, проведение которых сопровождается выбросами пыли в атмосферный воздух [10]. На основании результатов мониторинга атмосферы можно оценивать вклад выбросов промышленных объектов в общую картину загрязнения воздуха и разрабатывать программу по улучшению сложившейся ситуации.
Цель работы: на основании изучения проб снега, содержащих твердофазные атмосферные выпадения, собранных на территории плотной застройки населенных пунктов Сахалинской области, проанализировать дисперсный состав пыли и оценить его влияние на здоровье местного населения.
Авторами определена последовательность задач: оценить степень загрязненности атмосферного воздуха территории жилой застройки твердыми частицами, сделать выводы об экологическом состоянии атмосферного воздуха в обследованных населенных пунктах.
Сахалинская область входит в состав Дальневосточного федерального округа (ДФО) и является самой восточной частью территории Российской Федерации, к тому же расположенной на островах. На территории области развита добывающая промышленность, так как были разведаны большие запасы нефти и газа. На долю нефтегазового сектора приходится более 90% общего объёма промышленного производства. Кроме того, развита добыча морепродуктов [2].
Главная особенность природных условий Сахалинской области - высокая сейсмическая и вулканическая активность [8]. Особенно это характерно для Курильских островов, где расположены 9 действующих вулканов и довольно часто случаются землетрясения.
Совокупность природных и техногенных факторов, таких как извержения вулканов и добывающая промышленность, создает условия для ухудшения экологической обстановки в регионе за счет образования мелкодисперсных частиц, оказывающих влияние на здоровье населения. В результате проведенных ранее исследований|[5] выявлено, что среди заболеваний органов дыхания на территории Сахалинской области преобладают нагноительные заболевания легких, одной из причин возникновения которых является осаждение в различные отделы дыхательных путей инородных тел. Другим широко распространенным видом заболеваний является острые инфекции верхних дыхательных путей и грипп. На территории Сахалинской области показатели заболеваемости органов дыхания у населения достигают максимального уровня по ДФО и составляют 29 359,2 на 100 000 населения. В то же время минимальные показатели, зафиксированные в Приморском крае, составляют 15 011,1 на 100 000 населения [5].
Материалы и методы
Атмосферные взвеси изучались авторами статьи - коллективом НОЦ «Нанотехноло-гии» Инженерной школы ДВФУ. Объем работ: пробоподготовка, анализ и отбор проб снега населенных пунктов Сахалинской области (городах Южно-Сахалинск, Курильск и Оха) во время снегопадов в марте 2018 г. (рис. 1-3).
Отбор проб снега: чтобы исключить вторичное загрязнение антропогенными аэрозолями, был собран верхний слой (5-10 см) только что выпавшего снега. Его помещали в стерильные контейнеры объемом 3 л. Контейнеры с отобранными пробами герметично упако-
вывали для дальнейшей транспортировки. Информация о станциях отбора проб вносилась в таблицы (табл. 1-3).
Дальнейшая пробоподготовка заключалась в том, что после доставки проб в лабораторию талый снег упаривали на роторном испарителе при температуре 40 °С для получения более концентрированного раствора, пока его объем не уменьшался до 60 мл.
Измерение дисперсного состава атмосферных выпадений проводилось на лазерном анализаторе частиц Fritsch Апа^ейе 22 ШпоТеЛ (Германия). Диапазон измерений: от 0,08 до 2000 мкм. Пределы допускаемой относительной погрешности измерений размера частиц составляют ±10%.
64Н-1
64К-16
64К-9
Южно-СахаЛинск
5 3 6
А-392
/\ \ I
10
я
Аэропорт \ У ' Южно- \ \
"> I-"(у А391
Рис. 1. Станции отбора проб в Южно-Сахалинске в марте 2018 г. (расшифровку станций см. в табл. 1).
Таблица 1
Описание станций отбора в Южно-Сахалинске (март 2018)
Точка, № Адрес Близлежащие промышленные объекты
1 Аэропорт -
2 Ул. Горная, 9 Южно-Сахалинская ТЭЦ
3 Площадь победы Южно-Сахалинская ТЭЦ
4 Пр. Мира, 83 Южно-Сахалинская ТЭЦ
5 Пр. Мира, 151 Южно-Сахалинская ТЭЦ
6 Турбаза «Горный воздух» Южно-Сахалинская ТЭЦ
7 Ул. Физкультурная, 75, Е Южно-Сахалинская ТЭЦ
8 Ул. Хабаровская, 20, В Газовая котельная
9 Холмское шоссе, 5, А Производственная база «Сфера»
10 Шоссе Игоря Фархутдинова, 21 Аэропорт
Высокого[ горы Чех о
4
7
64Н-1
64Н-1 ■
6
8 6-4Н 1
3
2
Рис. 2. Станции отбора проб в г. Оха в марте 2018 г. (расшифровку станций см. в табл. 2).
Таблица 2
Описание станций отбора в г. Оха (март 2018)
Точка, № Адрес Близлежащие промышленные объекты
1 Аэропорт -
2 Дорога на Москальво Охтинская ТЭЦ
3 Крупской, 55 Охтский механический завод
4 Оз. Пионерское Территория СУТТ (Сахалинское управление технологического транспорта)
5 П. Эхаби -
6 Промысловая, 1 Нефтегазоперерабатывающий завод
7 Советская, 22 Завод ЖБИ
8 Охтинская ТЭЦ -
■ Китовое
т
КурРГльск ^
4 2 8
Рис. 3. Станции отбора проб в г. Курильске в марте 2018 г. (расшифровку станций см. в табл. 3).
Таблица 3
Описание станций отбора в г. Курильске (март 2018)
Точка, № Адрес Близлежащие промышленные объекты
1 60 лет Октября Курильский рыборазводный завод
2 Гидростроевская, 21 ООО «Континент»
3 Евдокимова, 53 Курильский рыборазводный завод
4 Заречная, 9 ООО «Континент»
5 Зона отдыха «Ванночки» ООО «Континент»
6 Китово-пограничная, 1Г Рыбоперерабатывающий комплекс «Ясный»
7 Сахалинская, 10 Курильский рыборазводный завод
8 Урожайная, 1 Курильский рыборазводный завод
Результаты и обсуждение
Данные по дисперсному составу пыли, взвешенной в воздухе населенных пунктов Сахалинской области, приведены в табл. 4.
Согласно материалам, приведенным в табл. 4, доля атмосферных частиц с размером менее 10 мкм различна. Известно, что высокое содержание мелкодисперсных частиц в атмосферном воздухе населенных пунктов оказывает негативное влияние на здоровье населения [12]. Наиболее высокая концентрация таких частиц наблюдается в городах Южно-Сахалинск и Курильск (см. рис. 4, 5). В г. Оха, напротив, наиболее высокая концентрация крупных частиц, размер которых превышает 700 мкм (рис. 6).
Таблица 4
Результаты измерения гранулометрического состава твердых частиц в атмосферном воздухе населенных пунктов Сахалинской области
Диапазоны размеров частиц, мкм
Проба, № < 1 1-10 10-50 50-100 100-400 400-700 > 700
Курильск
1 5,3 50,7 33,1 0 0,1 0,3 10,5
2 4,4 44,4 26,9 0 6,9 2,4 15
3 3 29,4 50 11,5 1,9 0,1 4,1
4 3,2 36,3 52,6 0,8 4,5 2,6 0
5 4,5 44,7 50,7 0,1 0 0 0
6 3,5 44 40 0,2 0 0,1 12,2
7 4 42,3 51,6 0,7 0,3 0,9 0,2
8 4,3 47,5 35,1 0,2 0,6 2,6 9,7
Оха
1 0,4 3,2 2,6 0 0 2,9 90,9
2 4,7 39,2 29,4 0 0 0,6 26,1
3 1,6 13,5 14,9 0,1 1,7 13,5 54,7
4 7,4 27,8 1,7 0 0 1,2 61,9
5 0,1 1 0,5 0 3,2 19,2 76
6 2,9 25,1 11 0 0 2,8 58,2
7 3 26,3 25,1 2,3 2,9 3,9 36,5
8 0,2 1,7 0 0 0 6,2 91,9
Южно-Сахалинск
1 4 37,1 53,6 3,5 1,8 0 0
2 4,2 42,1 27,7 2,6 0,3 8,6 14,5
3 5,6 47,4 24,5 0 4 2,3 16,2
4 6,0 46,2 47,6 0,2 0 0 0
5 3 31,7 34,8 3,6 0,6 8,7 17,6
6 6,8 59,9 29 0 0 0,1 4,2
7 3,2 31,2 43,5 3,7 0 3,8 14,6
8 4,4 45,1 36,3 1,9 0,1 3,4 8,8
9 3,8 45,3 17,3 0 0 6,3 27,3
10 6,2 44,3 27,4 0 1 1,6 19,5
60
Курильск
50
* 40 ^
13
(И
т
30
х
(И
*
£ 20
о
и
10
<1 1-10 10-50 50-100 100-400
Диапазоны размеров частиц
400-700
> 700
3
4
5
6
Рис. 4. Диаграмма распределения мелкодисперсных частиц в пробах, собранных
в г. Курильске.
0
1
2
7
8
Южно-Сахалинск
70
< 1 1-10 10-50 50-100 100-400 400-700 > 700
Диапазоны размеров частиц
Рис. 5. Диаграмма распределения мелкодисперсных частиц в пробах, собранных
в г. Южно-Сахалинске.
Оха
^^ ж
< 1 1-10 10-50 50-100 100-400 400-700 > 700
Диапазоны размеров частиц
Рис. 6. Диаграмма распределения мелкодисперсных частиц в пробах, собранных в г. Оха.
Для достоверного определения причин сложившейся обстановки, а также изучения химического и морфологического состава твердых частиц, необходимо проводить дополнительные исследования. Тем не менее можно предположить, что города Южно-Сахалинск и Курильск, как крупные населенные пункты с развитой промышленностью и относительно высокой транспортной нагрузкой, в большей степени загрязняют атмосферный воздух мелкодисперсными частицами, чем город Оха. В таблицах 1-3 представлены наиболее крупные промышленные объекты, расположенные в непосредственной близости от точек отбора проб, которые могут являться источниками выбросов твердых частиц в атмосферный воздух.
Заключение
На основании проведенного исследования можно сделать предварительный вывод о состоянии атмосферного воздуха в некоторых населенных пунктах Сахалинской области. В частности, как было показано ранее, воздух в пределах крупных населенных пунктов содержит в себе большее количество фракций частиц РМ10 и РМ25, чем воздух небольшого поселка. В пробах, отобранных в г. Оха, напротив, наблюдается высокое содержание крупных частиц, размер которых превышает 700 мкм. Можно сделать вывод, что воздух в городах Южно-Сахалинске и Курильске ввиду преобладания частиц PM10 имеет выраженное микроразмерное загрязнение, оказывающее негативное влияние на здоровье населения.
Согласно данным, представленным в табл. 1-3, промышленные объекты, расположенные в непосредственной близости от точек отбора проб, могут являться источниками выбросов твердых частиц в атмосферный воздух. Такие промышленные объекты, как заводы, ТЭЦ, котельные и др., являются источниками выбросов частиц сажи и металлов, которые, в свою очередь, загрязняют атмосферный воздух населенных пунктов. Качественный состав твердых частиц атмосферных взвесей требует более подробного изучения, которое будет продолжено в ближайшее время.
Результаты настоящего исследования состояния атмосферного воздуха на территории населенных пунктов могут послужить основанием для принятия решения на этапе проектирования или реконструкции промышленных объектов, выбросы которых оказывают влияние на состояние атмосферного воздуха.
100 90
чо 80
£ 70 т
л 60
чие 50 | 40
| 30 о
^ 20 10 0
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Азаров В.К., Кутенев В.Ф., Степанов В.В. О выбросе твердых частиц автомобильным транспортом // Журнал автомобильных инженеров. 2012. № 6(77). С. 55-58.
2. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель в Российской Федерации в 2015 году // Федеральная служба государственной регистрации, кадастра и картографии (Росреестр).
3. Грищук М.А., Шанина Е.В. Вклад малой котельной в загрязнение атмосферного воздуха селитебной территории // Сб. науч. тр. по материалам 6-й Всерос. науч.-практ. конф. «Экологические проблемы промышленных городов». Т. 1, ч. 1. 2013. С. 36-37.
4. Гюльмамедов Э.Ю., Киселев А.В., Еремин Г.Б., Мозжухина Н.А., Комбарова М.Ю., Ломтев А.Ю. Об определении списка приоритетных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, подлежащих гигиеническому контролю // Сб. науч. тр. по материалам 6-й Всерос. науч.-практ. конф. «Экологические проблемы промышленных городов». Т. 1, ч. 1. 2013. С. 38-40.
5. Казакова С.Ю., Тарасюк С.Д. Уровень и динамика болезней органов дыхания на территории Дальневосточного региона России // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2014. № 2(56). С. 25-27.
6. Канило П.М., Соловей В.В., Костенко К.В. Проблемы загрязнения атмосферы городов канцерогенно-мутагенными супертоксикантами // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного ун-та. 2011. № 52. С. 47-53.
7. Кузина Е.С., Римшин В.И. Оценка влияния реконструкции зданий на окружающую застройку и коммуникации // Современные информационные технологии в управлении качеством: сб. ст. V Международной науч.-приклад. конф. Пенза: Пензенский гос. технол. ун-т. 2016. С. 124-131.
8. Манаков Л.Г., Колосов В.П., Серова А.А., Гордейчук И.Н. Эпидемиологические особенности болезней органов дыхания на территории Дальневосточного региона // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2009. № 33. С. 34-38.
9. Римшин В.И., Кузина Е.С. Безопасность светоклиматической среды зданий при строительстве и реконструкции в условиях плотной городской застройки // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12, № 8(107). С. 917-923.
10. Римшин В.И., Филимонова И.И. Реновация жилой застройки и анализ экологической ситуации Пресненского района ЦАО г. Москвы // Вестник Иркутского гос. тех. ун-та. 2014. № 9(92). С. 126-130.
11. Сорокина О.И., Кошелева Н.Е., Касимов Н.С., Голованов Д.Л., Бажа С.Н., Доржготов Д., Энх-Амгалан С. Тяжелые металлы в воздухе и снежном покрове Улан-Батора // География и природные ресурсы. 2013. № 3. С. 159-170.
12. Хадарцев А.А., Хрупачев А.Г., Кашинцева Л.В., Волков А.В. Оценка риска загрязнения приземной атмосферы как угрозы устойчивому развитию территорий индустриального природопользования // Известия Самарского научного центра РАН. 2016. Т. 18, № 2(3). С. 833-837.
THIS ARTICLE IN ENGLISH SEE NEXT PAGE
Ecological Safety of Construction and Municipal Economy
DOI.org/10.5281/zenodo.2008900
Drozd v., Razgonova M., Rachkov A., Chaika V., Golokhvast K. VLADIMIR DROZD, Postgraduate, e-mail: [email protected]
MAYA RAZGONOVA, Postgraduate, Junior Researcher, e-mail: [email protected] VLADIMIR CHAIKA, Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, e-mail: [email protected]
KIRILL GOLOKHVAST, Doctor of Biological Sciences, Vice-rector on scientific work, FEFU,
e-mail: [email protected]
REC Nanotechnology, School of Engineering
Far Eastern Federal University
8, Sukhanova St., Vladivostok, Russia, 690091
ANTON RACHKOV, Doctor, e-mail: [email protected] Military hospital № 441
41 K, 2 Chekhov St., Yuzhno-Sakhalinsk, Russia, 693000
A study of granulometric composition of atmospheric suspensions in the Sakhalin Region
Abstract: During the construction of civil and industrial facilities sanitary and hygienic requirements presented in the system of state regulation of sanitary and hygienic standards are taken into account. Construction standards, rules of labor protection and other normative legal by-laws should not contradict sanitary rules. Control over compliance with the requirements of sanitary and hygienic standards, such as air quality, allows to provide favorable conditions for the population living in the residential areas. The combination of natural and technogenic factors, such as volcanic eruptions and emissions from extractive industries, worsens the environmental situation in the Sakhalin region. One of the factors is the formation of fine particles that have a negative impact on public health. The dominating respiratory disease in the region is lung disease; one of the reasons for this is ingress of foreign particles into the respiratory tract. In this regard, it is necessary to study adverse environmental factors affecting the health of the population. This paper presents the results of the first study of the particle size distribution of atmospheric suspension contained in the snow of some settlements of the Sakhalin region (Yuzhno-Sakhalinsk and Kurilsk, Okha). Keywords: settlements, environmental safety, atmosphere, suspension, pollution, Sakhalin, Yuzhno-Sakhalinsk, Kurilsk, Okha.
REFERENCES
1. Azarov V.K., Chairman: Mr. V. Koutenev V. F., Stepanov V. V. On the particulate emissions by motor transport. J. of Automotive Engineers. 2012;6:55-58.
2. State (national) report on the state and use of land in the Russian Federation in 2015. Federal service for state registration, cadastre and cartography (Rosreestr).
3. Grishchuk M. A., Shanina E. V. Contribution of the small boiler house to the air pollution of the residential area. Digest of scientific works on the materials of the 6th all-Russian scientific-practical conference with international participation Ecological problems of industrial cities. 2013, vol. 1, part 1, p. 36-37.
4. Gulmammadov E. Yu., Kiselev A.V., Eremin G. B., Mozzhukhina N. A. Kombarova M. Yu., Lomtev A.Yu., On determination of the list priority pollutants in the atmospheric air that are subject to hygienic control. Digest of scientific works on materials of the sixth all-Russian scientific-
practical conference with international participation Ecological problems of industrial cities. 2013, Vol. 1, pt. 1, p. 38-40.
5. Kazakova S. Tarasyuk S. D. Level and dynamics of respiratory diseases in the far Eastern region of Russia. Health. Medical Ecology. Science. 2014;2(56):25-27
6. Kanilo P.M., Solovey V.V., Kostenko K.V. Problems of urban air pollution by carcinogenic-mutagenic supertoxicants. Bulletin of Kharkiv National Automobile and Road University. 2011;52:47-53.
7. Kuzina E.S., Rimshin V.I. Assessment of the impact of reconstruction of buildings on the surrounding buildings and communications. Modern information technology in quality management. Proceedings of the V International Conference. Penza, Penza State Technological University. 2016, p. 124-131.
8. Manakov L.G., Kolosov V.P., Serov A.A., Gordeychuk I.N. Epidemiological features of respiratory diseases in the territory of the far Eastern region. Bulletin of physiology and pathology of respiration. 2009;33:34-38.
9. Rimshin V.I., Kuzina E.S. Safety of the photoclimatic environment of buildings during construction and reconstruction in the conditions of dense urban development. Vestnik MGSU. 2017(12);8: 917-923.
10. Rimshin V.I., Filimonova I.I. Renovation of residential buildings and analysis of the ecological situation of the Presnensky district of Moscow CAO. Bulletin of the Irkutsk State Technical Univ. 2014;9:126-130.
11. Sorokina O.I., Kosheleva N.E. Kasimov N., Golovanov D.L., Bazha S.N., Dorjgotov D., Enh-Amgalan S. Heavy metals in the air and the snow cover of Ulan-Bator. Geography and natural resources. 2013;3:159-170.
12. Khadartsev A.A., Hrupachev A.G., Kashintseva L.V., Volkov A.V. Assessment of the risk of pollution of the surface atmosphere as a threat to the sustainable development of the territories of industrial environmental management. News of the Samara Scientific Center of RAS. 2016(18);2:833-837.
