Экологическое нормирование в области охраны атмосферного

Экологическое нормирование в области охраны атмосферного воздуха как
инструмент сохранения экологических парков.
(А.М. Идашкина, младший научный сотрудник ОАО НИИ Атмосфера,
И.О. Шарыгина, начальник отдела ОАО НИИ Атмосфера,
Ю.И. Вельбовец, младший научный сотрудник ОАО НИИ Атмосфера)
Зеленые насаждения городов представляют собой сложную мозаику
преимущественно искусственных растительных сообществ, функционирующих в
урбанизированной среде. Городская среда отличается от естественной по степени
и характеру воздействия ряда факторов. По своему строению биоценозы
городских
насаждений
очень
разнообразны:
от
достаточно
сложных,
приближенных к биоценозам естественных пригородных лесов (лесопарки, парки,
ботанические сады) до самых упрощенных по своей структуре и составу (уличные
аллейные посадки).
Исторические
парки
и
особо
охраняемые
природные
территории,
расположенные в пределах и вблизи городских территорий, подвержены
негативному влиянию высокого уровня загрязнения атмосферного воздуха,
обусловленного деятельностью промышленных предприятий и автотранспорта.
Для
сохранения
урбанизированных
компонентов
экосистем,
территориях,
в
необходимо
т.ч.
расположенных
применение
на
принципов
экологического нормирования, которые гарантируют сохранность наиболее
чувствительных элементов экосистем.
На сегодняшний день в области охраны атмосферного воздуха действует
система нормируемых показателей, носящая гигиенический характер и не
ориентирующая систему воздухоохранной деятельности на защиту объектов
окружающей среды. Вместе с тем
установлено, что реакция растительных
сообществ на загрязнение атмосферного воздуха происходит при концентрациях
ниже действующих санитарно-гигиенических нормативов.
Оценка влияния уровня загрязнения атмосферного воздуха на компоненты
экологических систем может рассматриваться как минимум в двух аспектах
экологического нормирования – применение в качестве критериев критических
уровней загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, которые в российской
2
природоохранной практике называются "экологическими нормативами качества
атмосферного воздуха", и критических нагрузок [1].
До настоящего времени экологические нормативы качества атмосферного
воздуха разработаны только для лесных экосистем, расположенных в районе
музея-усадьбы "Ясная Поляна" и в Братском районе Иркутской области [2,3].
Поэтому экологические нормативы качества атмосферного воздуха для зеленых
зон городских территорий должны быть разработаны как с учетом длительности
воздействия (среднегодовые), так и с учетом экологических условий города [4,5].
Анализ
состояния
автоматизированной
расположен ряд
атмосферного
системы
воздуха
мониторинга
исторических парков
(АСМ)
по
данным
постов
[6],
вблизи
которых
Санкт-Петербурга, показал наличие
превышений среднегодовых значений экологических нормативов, принятых в
соответствии с [2]. При этом среднегодовой уровень качества атмосферного
воздуха с учетом гигиенических нормативов практически не превышен.
Состояние зеленых насаждений ряда зеленых зон города по данным мониторинга,
проводимого различными службами [6],
оценивается
как ослабленное
или
умеренно нарушенное.
Таблица 1 - Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха (ПДКс.с.) на
территориях зеленых зон Санкт-Петербурга по данным АСМ с учетом
экологических
нормативов
качества
атмосферного
воздуха,
принятым
Состояние
зоны
Зеленой
соответствии с [2]
№
стан
ции
1
2
5
6
Адрес станции
ул. Профессора
Попова, 48
Колпино,
ул.
Красная
пр.
Маршала
Жукова, д. 30,
к.3
В.О., Вёсельная
ул., д. 6
Азота
Серы
Ближайшая к
диоксид диоксид
станции
зеленая зона
ПДК э.н
ПДК г.н
2,2
0,7
Вяземский сад
1.1
0,2
Бульвар на ул. 1.2
Красной
0,6
Бульвар на. ул.
2,0
Морской
1.0
Пехоты
Линейные
1,8
0,7
насаждения
0.9
0,2
2
Ослабленное*
Ослабленное*
Ослабленное*
Деградированные
[37,68]
ЗН
в
Наличной
улицы
Бульвар
на
ул. Шпалерная,
Повреждение
крон
7
Фурштадской
2,0
д. 56
липы*
ул.
Бульвар. На ул.
Пр.Королева
1.4
8
От Планерной
Ослабленное*
д.36
0.7
до ул.Королева
Зеленогорский
г. Зеленогорск,
0,6
0,3
Умеренно нарушенные
14
парк культуры и
пляж "Золотой"
0,3
0,1
ЗН[36,68]
отдыха
г. Кронштадт,
ул.
Петровский
1,0
0,3
Умеренно нарушенные
15
Ильмянинова,
парк
0,5
0,1
ЗН[36,68]
д. 4
ул.
Московский
1,8
0,7
16
Севастьянова,
Ослабленное[68]
парк Победы
0.9
0,2
д. 11
Екатерининский
г.
Пушкин,
парк,
1,2
Умеренно нарушенные
17
Тиньков пер.,
Александровски 0.6
ЗН[68]
д. 4
й парк
Г. Ломоносов Дворцово0.8
0,3
Умеренно нарушенные
21
ул.Федюнинско парковый
0.4
0,1
ЗН[68]
-го д.3.
ансамбль
Примечание* данные Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и
экологической безопасности Санкт-Петербурга
Используя методический подход, изложенный в [4,7], численные значения
экологических нормативов качества атмосферного воздуха для исторических
парков города могут быть получены
экспериментальным методом через
фумигацию лесных растений в лабораторных условиях или расчетным методами.
Используя методический подход, предложенный в [7], формула расчета
численных значений экологических нормативов, выраженных среднегодовыми
концентрациями загрязняющих веществ, принимает вид:
ПДКэнj = (Ky – 0,01 * B) * ПДКсан j * a, (1)
где,
ПДКэнj —экологический норматив качества атмосферного воздуха, имеющий
среднегодовое осреднение мг/м3;
ПДКсан — санитарно-гигиенические ПДК, имеющие среднесуточное осреднение
(мг/м3);
Ky —коэффициент устойчивости зеленых насаждений;
B — показатель бонитета насаждений;
3
4
a— коэффициент принимается в соответствии с [8]
Экологические условия городской среды, оказывающей влияние на зеленые
насаждения, представлены в формуле показателем В, который определяет
богатство условий и продуктивность зеленых насаждений города.
Экологические
нормативы
качества
атмосферного
воздуха
прекрасно
вписываются в действующую в РФ систему нормирования выбросов. Однако надо
отметить, что предельно-допустимые концентрации загрязняющих веществ
нормируют содержание загрязняющих веществ в отдельных средах без учета
геохимических зависимостей между компонентами экосистем, характеризуют
степень антропогенных изменений в химическом составе сред без учета
интенсивности предшествующих, существующих или допустимых воздействий.
Критические
загрязняющих
нагрузки
веществ
в
характеризуют
экосистемы,
некий
превышение
порог
поступления
которого
ведет
к
возникновению экологического риска, учитывают геохимические связи между
отдельными компонентами экосистем и существующие естественные колебания
или изменения параметров отдельных сред, позволяют оценить допустимый
уровень техногенной нагрузки с учетом функционального использования
территорий, дают представление о соотношении существующего и допустимого
воздействия.
Величины критических нагрузок могут быть охарактеризованы как
«максимальное поступление поллютантов (сера, азот, тяжелые металлы, стойкие
органические соединения и др.), которое не сопровождается необратимыми
изменениями в биогеохимической структуре, биоразнообразии и продуктивности
экосистем в течение длительного времени, т.е., 50-100 лет» [9]. Применительно к
городским территориям, критическая нагрузка представляет собой индикатор
устойчивости
экосистемы,
поскольку
показывает
величину
максимально
допустимого поступления загрязняющих веществ, выше которой существует риск
повреждения биогеохимической структуры и функций городской экосистемы.
Сопоставляя величины превышений для различных городских территорий, можно
определить такой уровень необходимого сокращения эмиссии соединений серы и
азота, при котором величины критических нагрузок не были бы превышены. [10]
4
В зависимости от характера воздействия на компоненты окружающей среды и
обусловленные этим негативные эффекты, загрязняющие вещества при расчете
величин КН подразделяются на следующие группы:
 кислотной направленности действия на компоненты экосистем – окислы серы
и азота (SО2, NО2);
обуславливающие
эвтрофирование
(изменение
питательного
статуса)
биоценозов – соединения азота (NОх, NН4);
характеризующиеся токсичностью для живых организмов – тяжелые металлы
(Pb, Cd, Hg)
В основе понятия критической нагрузки лежит идея взвешивания отложений,
которым
подвержена
некая
экосистема,
относительно
способности
этой
экосистемы к амортизированию поступления (например, кислотное поступление
амортизируется эрозией) или к его удалению из системы (напр., уход азота с
уборкой урожая) без вредных последствий внутри и вне системы. [12]
Допустимая нагрузка кислотообразующих соединений рассчитывается с
помощью следующего базового уравнения:
КН (Ас) = BCdep+BCwe-Cldep-BCupt-ANCle(crit) (2)
где,
BCdep – поступление основных катионов (Ca, Mg, K, Na) с атмосферными
выпадениями;
BCwе – поступление основных катионов за счет внутрипочвенного выветривания
минералов;
Cldep – поступление ионов Cl с атмосферными выпадениями;
BCupt – закрепление катионов (Ca, Mg, K) в продукции растительной биомассы;
ANCle(crit) – критическое вымывание ионов водорода.
Для
расчета
допустимой
нагрузки
эвтрофирующих
соединений
азота
используется следующее базовое уравнение:
КН (N)nutr = Nim+Nupt+Nle(acc)/(1-fde)
(3)
где, Nim – количество азота, ежегодно закрепляемого (иммобилизованного) в
почве за счет процессов создания почвенного органического вещества;
Nupt – азот, аккумулированный в приросте продукции растительной биомассы;
5
6
Nle(acc) – допустимое вымывание азота из почв в почвенно-грунтовые воды;
fde – коэффициент, определяющий интенсивность денитрификации.
Единицы измерения – г-экв./га в год или кг N/га в год.
Расчет величин критических нагрузок тяжелых металлов в условиях городских
экосистем рассчитывается с помощью уравнения полудинамичексого массбаланса:
CL(M) = M_le + M_up + ^M100
(4)
^M100 = p * h * ( [M]s(crit) – [M]s(pres)) / T
(5)
где,
р – плотность почвы, h – толщина рассматриваемого слоя, [M]s(crit) – значение
концентрации металла в почве, соответствующее ПДК или ОДК, [M]s(pres) –
современный уровень концентрации, T – период времени, за который допускается
увеличение концентраций ТМ в почве.
Для расчета величин критических нагрузок необходимы данные о
метеорологических условиях территорий, почвенные описания, данные о
растительных сообществах территории, значения выпадений загрязняющих
веществ.
Принимая во внимание широкое разнообразие городских экосистем,
величины критических нагрузок сравниваются с поступлением этих соединений с
атмосферными осадками, удобрениями, бытовыми и промышленными отходами и
выявляются
экосистемы,
для
которых
величины
критических
нагрузок
превышены. Сопоставляя величины превышений для различных городских
территорий, можно определить такой уровень необходимого сокращения эмиссии
соединений серы, азота и тяжелых металлов, при котором величины критических
нагрузок не были бы превышены. Превышения критических нагрузок могут
использоваться в качестве инструмента для регулирования уровня загрязнения
атмосферного воздуха.
Таким
атмосферного
образом,
воздуха
использование
и
экологических
критических
нагрузок
нормативов
для
оценки
качества
состояния
исторических парков Санкт-Петербурга является актуальной и необходимой
мерой, которая позволит не только обеспечить оптимальные условия для
6
сохранения
зеленых насаждений Санкт-Петербурга, но и, в конечном счете,
решить проблемы по поддержанию экологического равновесия и устойчивого
развития территорий.
Список использованных литературных источников.
1.
Федеральный Закон "Об охране атмосферного воздуха".— М., 1999. - 36 с
2.
Временные нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих
веществ в атмосферном воздухе, оказывающих вредное воздействие на
лесные насаждения в районе музея-усадьбы «Ясная поляна». –М.: ВНИИЛМ,
1984. – 17 с.
3.
Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном
воздухе зон произрастании лесообразующих древесных пород. М., 1995. – 8
с.
4.
Мартынюк. А.А., Коженков Л.Л, Жидков А.Н. Экологическое нормирование
качества атмосферного воздуха с целью сохранения лесных экосистем //
Охрана атмосферного воздуха. Атмосфера, 2010- № 2. – С. 41-45.
5.
Шарыгина И.О. Возможности использования среднегодовых пороговых
концентраций в атмосферном воздухе для растительности в системе
нормирования
выбросов.//Проблемы
охраны
производственной
и
окружающей среды. Сборник материалов и научных трудов и научных
трудов инженеров экологов. Выпуск 4.Волгоград, 2012-С.98-101.
6.
Охрана
окружающей
среды,
природопользование
и
обеспечение
экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2010 году. / под.ред. Д.А.
Голубева, Н.Д.Сорокина . – СПб.: Сезам, 2011.- 432с.
7.
Мартынюк А.А., Коженков Л.Л., Жидков А.Н., Шарыгина И.О., Коплан-Дикс
В.А. Определение численных значений экологических нормативов качества
атмосферного воздуха с целью сохранения лесных экосистем. // Сборник
трудов ОАО «НИИ Атмосфера». СПб. 2012. - С.129-137.
8.
Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон
чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия: Утв.
Минприроды РФ 30.11.1992
7
8
9.
Башкин В.Н. Оценка риска при расчетах критических нагрузок на
экосистемы // Тяжелые металлы в окружающей среде. Пущино: ОНТИ
НЦБИ. 1997. С. 172-181
10. В.Н. Башкин, А.С. Курбатова, Д.С. Савин Методологические основы оценки
критических нагрузок поллютантов на городские экосистемы. Москва: 2004
11. Nillson J., Grennfelt P (eds) Critical loads for sulphur and nitrogen. Environmental
report 1988, Nordic council of monisters, Copenhagen. 418 pp
12. Руководство по методологиям и критериям моделирования и картирования
критических нагрузок и уровней влияния атмосферных загрязнений, а также
рисков и трендов, Конвенция ЭКЕ ООН по трансграничному загрязнению
воздуха на большие расстояния
8