CC BY
99
Гарицкая М.Ю., Нечитайло О.Н.
Оренбургский государственный университет
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕРРИТОРИИ, ПРИЛЕГАЮЩЕЙ К САКМАРСКОЙ ТЭЦ
Оренбург - город с развитой промышленной инфраструктурой и социально-экономическим комплексом. Взаимодействие техносферы и природной среды обусловлено территориально. Огромное количество вредных выбросов в атмосферу, почву, гидросферу поступает от стационарных и передвижных источников. Из стационарных наибольший вред окружающей среде наносит топливная энергетика.
Г ородская экосистема представляет собой пространственно ограниченную природно-техногенную систему, сложный комплекс взаимосвязанных и взаимопроникающих подсистем: квазиприродной, ландшафтно-архитектурной, социально-экономической, общественно-производственной. Тесное взаимодействие этих компонентов практически не дает возможности функционировать им по отдельности, и в то же время отсутствие одной из подсистем влечет за собой разрушение экосистемы «Город» в целом [1].
Понятие устойчивости данной экосистемы включает в себя не только способность системы сохранять постоянные параметры и поддерживать заданный режим, но и непрерывно развиваться. Применительно к территории города этот закон выражается в способности ландшафта и рельефа, испытывая внешнее воздействие, продолжать выполнять социально-экономические функции в заданных пределах. Устойчивость рельефа и ландшафта обеспечивается сочетанием процессов саморегуляции и управления [1, 2].
Постоянное воздействие техногенных объектов на окружающую среду (образование техногенных отложений, динамическое и статическое воздействие на литосферу, рельеф, гидросферу, атмосферу) города значительно снижает устойчивость территории. Внося элементы управления экосистемой «Г ород», человек как составляющая этой системы нарушает некоторым образом ее устойчивость.
Низкое качество атмосферы городов определяется значительным количеством по массе выбросов и большим разнообразием вредных веществ, при высокой концентрации промышленных предприятий на небольшой территории. В условиях современного города способность к самоочищению природных систем резко понижается. Примеси, попадающие в воздушную среду от источников загрязнения, вовлекаются в химические, физические и другие превращения. Под действием атмосферных про-
цессов наблюдается самопроизвольное вымывание примесей из атмосферы осадками.
Любое загрязнение окружающей среды в конечном счете прямо или косвенно отражается на самочувствии и здоровье человека.
Оренбург - город с развитой промышленной инфраструктурой и социально-экономическим комплексом. Взаимодействие техносферы и природной среды обусловлено территориально. Огромное количество вредных выбросов в атмосферу, почву, гидросферу поступает от стационарных и передвижных источников. Из стационарных наибольший вред окружающей среде наносит топливная энергетика.
Одним из предприятий, вносящих существенный вклад в загрязнение атмосферы г. Оренбурга, является Сакмарская ТЭЦ.
СТЭЦ - предприятие, вырабатывающее тепловую и электрическую энергию путем сжигания органического топлива, для удовлетворения потребностей промышленных предприятий г. Оренбурга, а также для обеспечения теплоснабжения жилищного фонда и объектов соцкультбыта города. Основное топливо - природный газ коммунального назначения, выпускаемый Оренбургским предприятием «Оренбург-газпром» по ГОСТ 5542-87. В качестве резервного топлива - мазут Орского НПЗ.
Основная часть выбросов приходится на долю продуктов, образующихся в результате сжигания газообразного топлива в котлоагрегатах. Выбросы организованы через дымовую трубу высотой 180 м. Кроме основного организованного источника выделения загрязняющих веществ на территории Сакмарской ТЭЦ имеются выбросы от стоянок автотранспорта, маневровых тепловозов, склада с резервуарами длительного хранения мазута и технологических масел, склада хранения извести, автозаправочной станции и участков мелкого ремонта оборудования (металлорежущий инструмент, станки, сварочные посты).
На Сакмарской ТЭЦ установлено следующее оборудование:
1. Энергетические котлоагрегаты типа ТГМ-84 - 3 шт.; ТГМЕ-464 - 2 шт.
2. Водогрейные котлы типа ТПВМ-100 - 2 шт.; КВГМ-180 - 2 шт.; КВГМ-209 - 1 шт.
3. Турбоагрегаты типа ПТ-60/130-13 - 2 шт.; Т-50/60-130 - 2 шт.; Т 110/120-130 - 2 шт.
Так как СТЭЦ работает на природном газе, каких-либо установок для очистки отходящих дымовых газов от вредных веществ не предусмотрено. Это соответствует уровню технических достижений на ТЭС, как в России, так и за рубежом, хотя и не удовлетворяет экологическим требованиям настоящего времени.
Общее количество компонентов вредных веществ составило 18 единиц согласно проекту ПДВ на 2003-2007 гг. По массе выбросов самой значимой примесью является диоксид азота -за трехлетний период его выбрасывалось более двух тысяч тонн, причем за 2002 год этой примеси было выброшено в воздух почти на 800 тонн больше, чем в 2000. Динамика роста прослеживается и по оксиду углерода (1453,34 т/год - 1628,11 т/год), и по оксиду азота (356,19 т/год -369,47 т/год), а также по диоксиду серы (86,08 т/год - 342,401 т/год) и пятиокиси ванадия (0,103 т/год - 1,351 т/год). Еще одной причиной увеличения количества выбросов является то, что по сравнению с предыдущими годами в 2002 стали учитываться примеси, ранее не принятые в расчет, такие как: белый корунд, оксид хрома, оксид алюминия, гидрохлорид кальция, относящиеся к 1 классу опасности.
Чтобы оценить, насколько тот или иной поллютант опасен, нами была рассчитана категория опасности загрязняющих веществ (КОВ). Категорию опасности вещества определяли по формуле:
КОВ = (М /ПДК)“-
Далее нами были проведены расчеты по определению и категории опасности предприятия (КОП), которую определяли по формуле:
п
КОП = I КОВ1.
1 =1
Полученные нами данные показали, что категория опасности таких веществ, как диоксид азота, изменяется от 117045172,3 м3/с до 185229613,7 м3/с, пятиокись ванадия - от 23023102,48 м3/с до 3275119,49 м3/с, а диоксид серы - от 64594,46 м3/с до 217082,23 м3/с и оксиды азота - от 188186,84 м3/с до 195203,51 м3/с, оксиды углерода - от 5856,98 м3/с до 6487,23 м3/с. Причем вредные примеси 1 класса опасности, та-
кие, как гидроксид кальция, оксид алюминия, белый корунд, оксид хрома, несмотря на малые количественные характеристики, оказывают значительное воздействие на экологическую ситуацию территории, прилегающей к Сакмарской ТЭЦ.
Необходимо отметить, что существуют вещества, обладающие эффектом суммации действия. Так, диоксид азота и сернистый ангидрид являются веществами 2 класса опасности, но при их совместном присутствии класс опасности повышается до 1. При наличии в воздухе оксидов азота возрастает токсичность оксида углерода. Суммацией действия обладают диоксид и оксид азота, пятиокись ванадия и диоксид серы.
Согласно нашим расчетам, категория опасности предприятия за три рассматриваемых года увеличилась в 1,5 раза (от 1,299192737 * 108 м 3/с в 2000 г. до 1,898 1 95225 * 108 м3/с в 2002). Эти значения больше наименьших граничных для первой категории опасности предприятия в 4-5 раз (таблица 1).
Загрязняющие вещества от предприятий попадают в атмосферу. Процесс вымывания примесей из воздуха атмосферными осадками характерен тем, что взаимодействие с последующим захватом осуществляется между движущимися в газовой среде частицами, которые окружены также движущимися вместе с ними объемами газовой среды (адсорбционными и пограничными слоями). Вымывание газов и аэрозолей осадками в виде дождя и снега является гетерогенным процессом, в котором встреча твердых, жидких и газообразных частиц описывается гидродинамическими законами, а переход через жидкую поверхность является ме-ханохимическим (для аэрозолей) и химическим (для газов) превращением [3].
Осадки, вымывая загрязняющие вещества из атмосферы, попадают в верхние слои почвы, тем самым загрязняя ее.
Поступая в почвы в больших количествах, загрязнители в первую очередь влияют на биологическую составляющую почвы, снижая направленность основных микробиологических процессов.
Таблица 1. Граничные условия для деления предприятий по категории опасности
Категория опасности предприятия Значения КОП
I КОП • 31/7-106
II 31/7-106 > КОП • 31/7-104
III 31/7-104 > КОП • 31/7-103
IV КОП< 31,7-103
С целью исследования экологической ситуации на территории, прилегающей к Сакмарской ТЭЦ, нами были отобраны пробы почвы на расстояниях от 1000 м до 2000 м от санитарно-защитной зоны по приоритетным направлениям ветра.
Химический анализ отобранных проб осуществлялся по общепринятым методикам [4, 5].
Анализ отобранных нами проб показал, что максимальная концентрация в почве наблюдается по гидрокарбонат- и хлорид-ионам и составляет 585,3-821,2 мг/кг и 507-570 мг/кг соответственно. Содержание сульфат-ионов по мере удаления от СЗЗ - уменьшается: на расстоянии 1500 м концентрация в 2 раза меньше, а на расстоянии 2000 м от СЗЗ в 0,7 раз (таблица 2).
Проведя аналогичные исследования в западном направлении, получили следующие данные (таблица 3).
Анализ данных таблицы 3 показал, что наибольшая концентрация наблюдается по сульфат-ионам. На расстоянии 1000 м от санитарно-защитной зоны их содержание в 20 раз превышает концентрацию на расстоянии 1500 м. Содержание хлорид- и гидрокарбонат-ионов в пробах почвы изменяется от 855,816 до 456,44 мг/кг и от 879,9 до 527,6 мг/кг соответственно. Гидросульфид-ионы находятся в пределах от 20,9 мг/кг до 27,5 мг/кг, но прямой зависимости уменьшения концентрации от увеличения расстояния не наблюдается.
Сама по себе концентрация вредного вещества в пробах почвы не является достаточным показателем загрязнения территории. Для того чтобы в полной мере судить о том, насколько серьезно влияние загрязнителей на почву, недостаточно знать только их концентрацию. Необходимо учитывать коэффициент концентрации, который позволяет сравнить содержание веществ по сравнению с их фоновыми значениями.
Коэффициент концентрации загрязняющего вещества определяли по формуле:
К. = С. / Сф,
01 1 фг
где С. - концентрация .-го загрязняющего компонента в мг/кг;
Сф. - фоновая концентрация 1-го загрязняющего компонента в мг/кг.
Результаты расчетов приведены в таблицах 4, 5.
Наибольший коэффициент концентрации имеют хлорид-ионы, содержание которых в почве превышает фоновые значения почти в 30 раз, сульфат-ионы по мере удаления от источника загрязнения - от 9,6 до 3,5 раза. Несмотря на то, что концентрации по гидрокарбонат-иону были
Таблица 2. Содержание загрязняющих веществ в пробах почв, отобранных на территории, прилегающей к ТЭЦ в восточном направлении
Наименование вещества Фон Концентрация загрязняющих веществ в пробах, мг/кг, на различном расстоянии от санитарно-защитной зоны, м
1000 1500 2000
СГ 19,9 570,57 526,11 507,11
Ьо К 107,0 24,31 23,9 22,9
НСО3' 510,0 703,8 821,2 586,3
БО/' 45,0 432 208 157,5
ЫН/ 11,0 37,5 37,5 37,5
Таблица 3. Содержание различных загрязняющих веществ в почве на территории, прилегающей к ТЭЦ в западном направлении
Наименование вещества Фон Концентрация загрязняющих веществ в пробах, мг/кг, на различном расстоянии от санитарно-защитной зоны, м
1000 1500 2000
С1' 19,9 855,816 583,18 456,44
НБ' 107,0 20,9 27,5 23,9
НСО3' 510,0 879,9 586,4 527,6
БО42' 45,0 3095,225 157,9 256
ЫН4+ 11,0 37,5 37,5 35
Таблица 4. Суммарный показатель химического загрязнения почв на различном расстоянии в восточном направлении
Наименование вещества Коэффициент концентрации загрязняющих веществ в пробах, мг/к г, на различном расстоянии от санитарно-защитной зоны, м
1000 1500 2000
Ко.' 28,67 26,44 25,48
Кив 0,221 0,228 0,21
КНСО3 1,38 1,609 1,149
КБО4^ 9,6 4,62 3,5
КЫН4 3,409 3,409 3,409
пхз 43,28 36,306 33,748
Таблица 5. Суммарный показатель химического загрязнения почв на различном расстоянии в западном направлении
Наименование вещества Коэффициент концентрации загрязняющих веществ в пробах, мг/кг , на различном расстоянии от санитарнозащитной зоны, м
1000 1500 2000
Коь' 43 29,3 22,9
Кие 0,195 0,257 0,223
Кнсо3 1,724 1,149 1,035
Кбо42 68,78 3,51 5,9
КыН4 3,409 3,409 3,182
пхз 117,11 37,625 33,24
Таблица 6. Критерии оценки степени химического загрязнения почвы
Показатели Параметры
Экологи- ческое бедствие Чрезвы- чайная экологи- ческая ситуация Относительно удовлетворительная ситуация
Показатель химического загрязнения почвы, ПХЗ >128 32-128 <16
самыми высокими, их нагрузка на почвенный покров не превышает 30% от фоновой.
Еще одним из показателей загрязнения почвы является суммарный показатель химического загрязнения (ПХЗ) исследуемых проб, который рассчитывается по формуле:
ПХЗ = I К = К + .... + К ,
с с1 СП
где Кс1 - коэффициент концентрации 1-го загрязняющего компонента по сравнению с фоном; п- число определяемых примесей.
Полученные нами данные по показателю химического загрязнения почв, отобранных на
территории, прилегающей к Сакмрской ТЭЦ, показывают, что ПХЗ находится в интервале 32<ПХЗ<128, что позволяет отнести исследуемую территорию согласно существующим критериям оценки степени химического загрязнения почв (таблица 6) к территории, на которой складывается чрезвычайная экологическая ситуация.
По расчетам проекта ПДВ Сакмарская ТЭЦ относится к 1 категории опасности с санитарно-защитной зоной 1000 метров. Но согласно списку П - 4.2 СанПиН 2.2.1/2.1.1 120003 категория опасности предприятия принимается равной 2 с СЗЗ, равной 500 м.
Результаты проведенного исследования свидетельствует о наличии экологического неблагополучия. За пределами утвержденной санитарно-защитной зоны Сакмарской ТЭЦ и учитывая фактическую ситуацию (жилая застройка) ее сокращение не может быть обосновано формальным применением СанПиН 2.2.1/ 2.1.1 1200-03.
Список использованной литературы:
1. Город - экосистема / Э.А. Лихачева, Д.А. Тимофеев, М.П. Жидков и др.- М.: ИГРАН, 1996.- 336 с.
2. Чибилев А.А. Введение в геоэкологию (Эколого-географические аспекты природопользования).- Екатеринбург: УрО РАН, 1998. - 124 с.
3. Цыцура А.А., Куксанов В.Ф., Бондаренко Е.В., Старокожева Е.А. Транспортно-дорожный комплекс и его влияние на экологическую обстановку города Оренбурга. - Оренбург: ИПК ОГУ, 2002. - 164 с.
4. Тарасова Т.Ф., Гончар Л.Г., Зинюхин Г.Б. Мониторинг атмосферного воздуха и почвенного покрова: Методические указания к лабораторному практикуму. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2003. - 59 с.
5. Тарасова Т.Ф., Малыхина О.В., Гарицкая М.Ю. Производственный экологический контроль: Методические указания.-Оренбург: ОГУ, 2001.- 16 с.
6. Цыцура А.А., Боев В.М., Куксанов В.Ф., Старокожева Е.А. Комплексная оценка качества атмосферы промышленных городов Оренбургской области - Оренбург, Изд-во ОГУ, 1999. - 168 с.
7. Охрана окружающей среды Оренбургской области: Информационно-аналитический ежегодник - 2000. - Оренбург. 240 с.
8. Охрана окружающей среды Оренбургской области. Под ред. к.м.н. В.Ф. Куксанова. Оренбург: ИПК ОГУ, 2002. - 256 с.
9. Борисова Л.Б. Исследование закономерностей формирования примесей в атмосфере промышленных городов и разработка решений по управлению ее качеством (на примере Оренбургской области): Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. - Оренбург: ОГУ, 2000.
10. Гарицкая М.Ю. Оценка экологического благополучия территории по состоянию растительных биогеоценозов: Диссертация на соискание ученой степени канд. биол. наук. - Оренбург: ОГМА, 2004.
11. Ливчак И.Ф. Инженерная защита и управление развитием окружающей среды. - М.: Колос, 2001. - 159 с.: ил. - (Учебники и учебн. пособия для студентов высш. учебных заведений).
