Масштабное исследование воздуха г. Усть-Каменогорска
Учёные Восточно-Казахстанского технического университета им. Д. Серикбаева провели исследование и анализ существующего положения по выбросам вредных веществ в атмосферу г. Усть-Каменогорска с выявлением источников выбросов сероводорода, обусловливающих его повышенное содержание в атмосфере города.
Цель исследования: определение источника выброса сероводорода в атмосферный воздух г. Усть-Каменогорска и оценка его количества для оптимизации городской системы мониторинга атмосферного воздуха и разработки мероприятий по сокращению выбросов сероводорода.
Исследования выявили сезонное повышение концентрации сероводорода в зимний период. В аспекте положительной корреляции концентрации диоксида серы и сероводорода в атмосферном воздухе при дифференциации по месяцам можно предположить, что это связано с увеличением сжигания угля в отопительный период промышленным и частным жилым сектором.
В рамках проекта выполнен мониторинг качества атмосферного воздуха на границах санитарно-защитных зон металлургических предприятий и ТЭЦ с определением содержания сероводорода и диоксида серы стационарным хемилюминесцентным газоанализатором СВ-320. Также выполнен мониторинг химическим методом по методике РД 52.04.795-2014 «Массовая концентрация сероводорода в пробах атмосферного воздуха». Методика измерений фотометрическим методом по реакции образования метиленовой синей». Для сравнительного анализа мониторинг выполнен также в селитебной территории и центральной части города.
В ходе выполненных исследований были успешно решены все поставленные задачи. Проведен анализ работы городской системы мониторинга атмосферного воздуха и даны рекомендации по ее оптимизации. Основным результатом проделанной работы является определение причины высокой концентрации сероводорода в атмосфере города Усть-Каменогорска.
Было установлено, что официальные данные по выбросам сероводорода от полигона ТБО вполне адекватны и в корректировке не нуждаются. В то время, как реальные выбросы от очистных сооружений сточных вод в несколько раз выше нормативных значений. Однако оба источника активны в основном в теплый период года и не несут значимого вклада в загрязнение атмосферы.
Исследования показали, что основным источником загрязнения атмосферы города сероводородом являются бытовые печи частного жилого сектора. Расчетная мощность выброса от данного источника составляет: максимально-разовая 4,75 г/с, валовая 39,4 т/год. Доминирующий вклад в формирование высокой концентрации сероводорода в приземном слое атмосферы обусловлен относительно низкой высотой выброса дымовых газов.
Предприятия теплоэнергетики города имеют более мощные выбросы сероводорода: максимально разовые 4,75 г/с, валовые 388 т/год. Однако значительная высота дымовых труб (от 25 м до 180 м) и боле высокая скорость выхода дымовых газов способствуют благоприятному рассеиванию. В связи с этим вклад предприятий теплоэнергетики в формирование наблюдаемой концентрации сероводорода в приземном слое атмосферы на порядок ниже в сравнении с бытовыми печами частного жилого сектора.
Это подтверждено моделированием соответствует обнаруженной рассеивания тенденции выбросов закономерных сероводорода, колебаний а также концентрации сероводорода в течение суток в отопительный период года. Данные колебания согласуются с периодичностью закладки угля в бытовые печи.
Для улучшения экологической ситуации были предложены четыре вида технологий, которые могут снизить выбросы сероводорода и диоксида серы от котлоагрегатов. А также была дана экономическая оценка данным технологиям с рекомендациями по внедрению. Однако, на фоне многократного доминирования бытовых печей в формировании концентрации сероводорода в приземном слое атмосферы более эффективным мероприятием будет максимальный охват частного жилого сектора централизованным теплоснабжением.
Для более значимого снижения концентрации сероводорода в атмосфере города рекомендуется произвести перевод частных жилых домов с печного отопления на централизованное теплоснабжение, так как внедрение технологий по снижению выбросов от бытовых печей не представляется возможным.
Радикально решить имеющуюся проблему можно путем газификации города Усть-Каменогорска. Прокладка газопроводных магистралей из центрального Казахстана или соседнего региона России достаточно дорогостоящее мероприятие, но вполне реалистичное в рамках реализации социально-экономических проектов республиканского уровня.
Перевод предприятий теплоэнергетики и частного жилого сектора с угля на природный газ позволит практически полностью избавить атмосферный воздух города от сероводорода в холодный период года.
В Казахстане не внедрены методики расчета косвенной выгоды в результате оздоровления окружающей среды. Еще в 2013 году специалисты Всемирного банка оценивали потери экономики Усть-Каменогорска от загрязнения атмосферного воздуха в 156,6 млн. долларов США.
Полноценная оценка на основе новых данных по загрязнению атмосферного воздуха г. Усть-Каменогорска позволит в будущем доказать эффективность для экономики региона внедрения крупномасштабных экологических мероприятий.
Научный проект АР08053440 «Исследование основных источников выбросов вредных веществ в атмосферный воздух г. Усть-Каменогорска с выявлением причины повышенного содержания сероводорода»
Научный руководитель Асанов Д.А., доктор PhD, ассоциированный профессор
