К.б.н. Ларионов М.В.

Балашовский институт (филиал) Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского, Россия

Анализ факторов антропогенного выделения и загрязнения урбанизированных территорий Поволжья

Среди максимально загрязненных территорий России в настоящее время лидирующие позиции занимает Поволжье. По промышленно-экономическому потенциалу доминируют регионы Среднего Поволжья, которые являются также и наиболее техногенно загрязненными. К числу субъектов-лидеров по уровню техногенного загрязнения окружающей природной среды относится и Саратовская область, расположенная на западе Среднего Поволжья. В Саратовской области экологические проблемы связаны с мощным техногенным загрязнением урбанизированных территорий. В последнее десятилетие к стационарным источникам загрязнения окружающей среды добавились подвижные, в частности, автотранспортные средства [3].

Целью исследований, проведенных в течение 2006–2011 гг., являлось выявление уровня воздействия выбросов автотранспорта на качество окружающей среды в городах Саратовской области.

Район исследований включал максимально загрязненные городские территории Саратовской области, в пределах которых необходимо внедрение программы научно обоснованных эффективных мер по улучшению их экологического состояния. Город Балашов выбран в качестве контрольного как наименее загрязненный и характеризуемый как относительно экологически «благополучный» [3].

Ввиду сравнительно равнинного характера территории Саратовской области, сюда свободно проникают северные холодные и южные теплые воздушные массы. Это вызывает частую резкую смену погоды. Относительная влажность воздуха – 64 % [3].

Из-за интенсивного движения автотранспорта напряженная санитарно-экологическая обстановка характерна для атмосферного воздуха в крупнейших городах центральной (Саратове, Балакове, Энгельсе) и западной (Балашове, Ртищеве) частях области, где наблюдается превышение допустимого уровня загрязнения атмосферы, установленного в ГН 2.1.6.1338-03 [2], по пыли, диоксиду серы, оксиду углерода (II), оксидам азота, углеводородам и взвешенным веществам. Весомым является вклад в общий уровень выбросов в атмосферу следующих специфических загрязняющих веществ: ксилола, бензола, толуола, фенола, аммиака, сероводорода, фторидов, метана и ряда других.

Таблица 1 Значения критерия качества атмосферы, дифференцировано по наиболее загрязненным городам Саратовской области (2006–2011 гг.)

Наименования городов	υ, м/с	Объем загрязненного воздуха, м^3	Значения КОА, м^3/с	Величина ККА	Характеристика экологического состояния территории^*
Саратов	0-4	10,3×10^10	9,1×10^8	165,3	ЗЭБ (> 8)
Балаково	0-4	1,1×10^8	8,4×10^6	4,2	ЧЭС (от 4 до 8)
Балашов^**	0-4	0,9×10^7	3,2×10^6	0,4	Напряженная (от 0,3 до 1)
Саратов	> 10	8,9×10^12	4,7×10^11	197,6	ЗЭБ (> 8)
Балаково	> 10	2,4×10^9	2,6×10^8	5,9	ЧЭС (от 4 до 8)
Балашов^**	> 10	1,5×10^9	1,2×10^8	0,9	Напряженная (от 0,3 до 1)
Достоверность результатов	P < 0,05

Примечание: КОА – критерий опасности автотранспорта; ККА – критерий качества атмосферы; ^* – экологическая характеристика территории по Л.Б. Борисовой, Е.А. Старокожевой [1]; ^** – относительно экологически благополучный район (контроль); ЗЭБ – зона экологического бедствия; ЧЭС – чрезвычайная экологическая ситуация.

Проведенные расчеты показывают, что в условиях штиля критерий качества атмосферы на территории г. Саратова составляет 165,3, что соответствует мощной нагрузке на территории со стороны воздушной среды и характеризуется бедственным состоянием. Вероятность таких погодных условий составляет 56,7 %. При значительном направленном воздушном потоке (υ > 10 м/с) ККА в г. Саратове незначительно поднимается до 197,6, что также соответствует категории экологического бедствия. Этот факт объясняется тем, что в данных метеоусловиях значения категории опасности улицы определяются значениями категории опасности дороги, то есть пылеобразованием. Но вероятность подобных погодных условий не превышает 5,4 %.

Территория г. Балакова оценивается как район с чрезвычайной экологической ситуацией, ККА равен 4,2 при скорости ветра υ = 0-4 м/с (вероятность 45,2 %). Зависимость данного показателя от изменения скорости ветра значительна: при усилении скорости ветра (скорость ветра υ > 10 м/с, вероятность 27,8 %) ККА достигает 5,9.

В г. Балашове отмечены минимальные значения ККА: при ветре υ = 0-4 м/с (вероятность 39,5 %) ККА составляет 0,4 и соответствует территории с напряженной экологической ситуацией, при ветре υ > 10 м/с (вероятность 34,1 %) ККА вырастает 0,9, что также соответствует критическому значению.

К районам с напряженной экологической ситуацией также относятся гг. Энгельс, Ртищево, Аркадак. ККА во время (υ = 0-4 м/с) составляет 1,0, 0,4 и 0,3 соответственно. При повышении скорости движения воздушных масс до υ > 10 м/с ККА возрастет до 1,3 (г. Энгельс), 0,7 (г. Ртищево), 0,5 (г. Аркадак).

Одним из решений данной проблемы является улучшение экологических характеристик парка эксплуатируемых транспортных средств. Этого можно добиться через его поэтапное обновление, путем замены выходящих из эксплуатации автомобильных средств на более экологически «безопасные» или путем модернизации эксплуатируемых автомобилей за счет оснащения их нейтрализаторами, газовой аппаратурой и т.д.

На таблице 2 приведены средневзвешенные результаты расчетов категории опасности автомобильного транспорта в наиболее загрязненных городах области для случаев, когда на транспорте в качестве топлива использовали этилированный и неэтилированный бензин, а также природный газ.

Таблица 2 Величины категории опасности автотранспорта при использовании этилированного бензина, неэтилированного бензина и природного газа в летний период (2006–2011 гг.)

Наименования городов	Значения КОВ, м^3/с						КОА, м^3/с
	СО	Сажа	СН	NOx	SO2	Pb
	Этилированный бензин
Саратов	1,6×10^4	6,1×10^3	1,8×10^3	1,5×10^6	4,6×10^3	4,4×10^7	3,9×10^7
Балаково	4,2×10^2	19,6	44,1	1,7×10^4	1,4×10^2	4,9×10^4	6,8×10^4
Балашов	25,3	–	3,4	1,9×10^2	3,5	4,6×10^2	7,2×10^2
	Неэтилированный бензин
Саратов	1,6×10^4	6,1×10^3	1,8×10^3	1,5×10^6	4,6×10^3	–	9,7×10^5
Балаково	4,2×10^2	19,6	44,1	1,7×10^4	1,4×10^2	–	1,8×10^4
Балашов	25,3	–	3,4	1,9×10^2	3,5	–	2,2×10^2
	Природный газ
Саратов	7,8×10^2	6,1×10^3	1,8×10^3	5,6×10^5	4,6×10^3	–	6,5×10^5
Балаково	2,1×10^2	19,6	44,1	8,5×10^3	1,4×10^2	–	8,3×10^3
Балашов^*	11,8	–	3,4	90,4	3,5	–	0,9×10^2
Достоверность результатов	P < 0,05

Примечание: КОВ – категория опасности вещества; КОА – критерий опасности автотранспорта; ^* – относительно экологически благополучный район (контроль).

Из таблицы 2 видно, что при переходе на неэтилированный бензин в г. Саратове КОА уменьшается в 40,2 раза, в г. Балакове – в 3,8 раза и в г. Балашове – в 6 раз. В результате г. Саратов из первой категории экологической опасности переходит в разряд источников второй категории опасности (31,7×10⁶ > КОА ≥ 31,7×10⁴). Г. Балаково перешел из третьей категории в минимальную, четвертую категорию опасности (КОА < 31,7×10³). Г. Балашов в обоих случаях остался в минимальной, четвертой категории опасности.

Наибольший интерес для условий Саратовской области в качестве альтернативного топлива представляет природный газ, значительные запасы которого имеются на территории региона [3]. Перевод двигателя на газообразное топливо обеспечивает снижение выбросов оксидов азота примерно в два раза, а также дает некоторое уменьшение концентрации угарного газа [4–6].

В Саратовской области лишь 10 % двигателей легковых автомобилей работают на газе, грузовых – 4 % и автобусов – 14 % [3].

При использовании в автотранспортных средствах в качестве топлива природного газа КОА для г. Саратова сокращается в 60 раз, для г. Балакова КОА уменьшается в 8,2 раза, для г. Балашова – в 8 раз.

Но, несмотря на это, территории крупных промышленных центров, таких как Саратов, все равно будут относиться к источникам второй категории опасности. Данные природоохранные мероприятия действенны для малых городов, численностью до 250 тыс. населения, в числе которых Балаково и Балашов (четвертая категория опасности).

Другой путь управления качеством атмосферы включает управление состоянием транспортных потоков на улицах городов. Автомобильные дороги являются неотъемлемым элементом современных урбанизированных ландшафтов, создаваемых человеком. Со стороны автомобильной дороги осуществляется постоянное прямое воздействие на все элементы окружающей среды.

Несоответствие темпов дорожного строительства и интенсивности движения транспорта на улицах городов привело к перегрузке существующих дорог, уменьшению скорости движения автомобилей и длительному простою транспортных средств на холостом ходу. Это отрицательно сказывается на состоянии воздушной среды в селитебной зоне, а значит и на здоровье населения крупных городов Саратовского региона [3].

Корреляционный анализ тесноты связи между низкими скоростями движения автомобилей (повышенным расходом топлива) и суммарными значениями эмиссии приоритетных вредных веществ (м³/с) – пыли, СО, СН, NO_x, SO₂, Pb для каждого урбанизированного района выявил следующие особенности. Для легковых автомобилей: r = 0,66 в г. Саратове (средняя скорость движения автомобилей 30 км/ч), r = 0,72 – в г. Энгельсе (средняя скорость движения транспорта составляет 39 км/ч), r = 0,85 – в г. Балакове (средняя скорость движения 45 км/ч) и r = 0,89 – в г. Балашове (средняя скорость движения 35 км/ч); для грузовых автомобилей: r = 0,46 в г. Саратове, r = 0,57 – в г. Энгельсе, r = 0,62 – в г. Балакове, r = 0,65 – в г. Балашове.

Среди всех подвижных источников загрязнения максимальная доля участия в суммарном загрязнении воздушного бассейна городских территорий Саратовской области как по количеству единиц транспортных средств, так и по значению коэффициентов корреляции со средней скоростью их движения принадлежит легковым автомобилям. Повышение объемов выбросов загрязняющих веществ регистрируется и при превышении оптимальной для минимального расхода топлива скорости движения автомобилей.

Литература:

1. Борисова, Л. Б. Оценка качества атмосферы территориально-производственных комплексов [Текст] / Л. Б. Борисова, Е. А. Старокожева // Экология и промышленность России. – 2001. – № 1. – С. 23–26.

2. Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест [Текст]. – М.: Минздрав России, 2003. – 45 с.

3. Доклад о состоянии окружающей природной среды в Саратовской области в 2008 году [Текст] / Госкомитет по охране окр. ср. Саратовской обл. – Саратов: ВП, 2009. – 188 с.

4. Егоров, А. А. Рассеяние примесей в атмосфере [Текст] / А. А. Егоров // Вестник РУДН. Серия Экология и безопасность жизнедеятельности. – 1996. – № 1. – С. 54–60.

5. Ekman, P. Genetic and environmental factors in prostate cancer genesis: Identifying high-risk cohorts [Text] / P. Ekman // Eur. Urol. – 1999. – Vol. 35. – № 5–6. – P. 362–369.

6. The World Health Report 2002: Reducing risks, promoting healthy life [Text] / WHO, Geneva, 2002. – 248 p.