Характеристики источников и объемов антропогенных нагрузок

Общие вопросы. Понятие источника загрязнения окружающей среды неоднозначно. В качестве такового могут рассматриваться:

технологический процесс;
точка выброса — труба, вентиляционный фонарь;
региональная единица — промышленная зона, город, ре
гион [21].

Первая концепция рассматривается в технологических дисциплинах. Методы мониторинга и картографирования подразумевают вторую или третью концепцию источника загрязнения, сообразно масштабу работ. Те же концепции лежат в основе сушествующей государственной системы учета загрязнений окружающей среды.

Объемы выбросов и сбросов определяют расчетным путем на основе отраслевых нормативов, с учетом продолжительности работы единиц оборудования и удельных выбросов от них, и лабораторно-инструментальным путем, на основе отбора и анализа проб отходящих газов и жидкостей, применительно к каждой точке выброса и сброса. Далее в статистических формах 2-ТП (воздух), (токсичные отходы) данные обобщаются для предприятий; в Государствснньпх докладах и Ежегодниках — на местном, региональном и обшегосударственном уровнях. Поскольку информация об объемах образования и выделения загрязняющих веществ используется для оформления разрешений на выброс (сброс‚ захоронение) отходов и определения размеров платы за них, недостатка в такой информации не ощущается.

Формой разрешения является устанавливаемый для каждого

конкретного источника и предприятия в целом предельно допустимый выброс (ПДВ), предельно допустимый сброс (ПДС), пересматриваемый раз в пять лет, или (до его установления) временно согласованный выброс (ВСВ). ПДВ определяется расчетным путем, с использованием типовой методики ОНД-86 [92] и реализующих ее стандартных (сертифицированных) программных средств. За ПДВ по каждому веществу принимается выброс, который с учетом мошности источника, климатических характеристик, фонового уровня загрязнения атмосферы, не приведет к превышению ПДКМР в 95% случаев.

Контроль источников и объемов загрязнения атмосферы. Он осуществляется в рамках действующей системы экологического нормирования. Количество учитываемых источников (точек) выброса на крупных предприятиях достигает сотен и тысяч; по каж

дому из них определяется выделение до нескольких десятков вешеств. При наличии в России 18,6 тыс. предприятий, включающих более 955 тыс. источников загрязнения атмосферы [172], каждый из которых выбрасывает, как минимум, 5-10 ингредиентов, ори
ентировочное количество ежегодно определяемых и контролируемых параметров загрязнения только воздушной среды составляет (не принимая в расчет автотранспорт) величину порядка п‘ 10’, что

на четыре-пять порядков превышает число контролирующих работников природоохранной службы. Проведенные в последние годы сокращения штатов лишь увеличили данное соотношение. В перспективе проблема контроля достоверности отчетности предприятий будет решаться путем внедрения экологического аудита.

Математическая обработка предполагает создание и использование баз данных, состоящих из большого числа показателей. Показатели определяются в большинстве случаев работниками природоохранных служб предприятий, на основе многочисленных ведомственнь1х методик. Эти методики разрабатываются отраслевыми НИИ и предполагают нормальную эксплуатацию технически исправного оборудования. Факты, когда из-за нарушений технологической дисциплины, износа оборудования, неполноты и несовершенства системы учета фактические выбросы многократно превышали расчетные, многочисленны и обшеизвестны. Лишь отдельные, наиболее мощные источники выбросов, такие как дымовые трубы тепловых электростанций, иногда оборудуются специализированными газоанализаторами. Для определения объемов загрязнений от групповых, плошадных и передвижных источников рас
четные методы являются едва ли не единственно возможными.
Методика ОНД-86 [92] предусматривает выполнение расчетов
и построение изолиний концентрации загрязняющих веществ на основе решения полуэмпирического уравнения турбулентной диффузии, с введением ряда упрощений в виде коэффициентов и степенных зависимостей.

Коэффициент А, учитывающий климатические особенности, принимается единым для крупных регионов, границы которых увязаны не с климатическим районированием, а с политико-административным делением (рис. 1). Сходимость зон с разными значениями коэффициента А с районированием по величине потенЦиала загрязнения атмосферы [12] (рис. 2) практически отсутствует.

Влияние рельефа на перенос загрязняющих веществ должен учитывать «коэффициент рельефа» И. Однако при перепадах до 50 м/км он принимается равным единице, что на практике означает исключение из расчета влияния городской застройки. В последних разработках программных продуктов, реализующих методику, предусматривается учет застройки, что резко повышает требования к возможностям используемой вычислительной техники.

Внедрение усовершенствованных расчетных методик сдержиВается также в связи с необходимостью использования громоздких цифровых моделей местности, в которых элементы застройки рас
сматривались бы как формы рельефа с соответствующими морфометрическими характеристиками. Однако многократно возросшие
за ПОСЛЁДНИС ГОДЫ (И ПРОДОЛЖЗЮЩИС расти ВПСЧЗТЛЯЮЩИМИ ТВМ
ПЗМИ) ДОСТИЖСНИЯ ВЫЧИСЛИТСЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ВОЗМОЖНЫМ ПОСТЗНОВКУ И РСШСНИС ПОДОбНЫХ задач.

Методика ОНД-86 была разработана для одной конкретной задачи: расчета ПДВ, исходя из максимально возможных призем

ных концентраций при наихудших условиях рассеяния 5% повторяемости. В связи с этим в ней не предусмотрен расчет поле грязнения при конкретных метеоусловиях [170].

й за

Методика ОНД-Зб, будучи единственной официально сертифицированной в России, в то же время оказывается одной из многих методик математического моделирования переноса загрязняющих веществ в атмосфере. Так, в США для аналогичных целе

й приме

няются многочисленные модификации уравнения турбулентной диффуёии Гаусса; в России разработаны как более простые, так и

более сложные методики, например гидротермодинамическая модель А. С. Г аврилова.

СОПОСТЗВЛСНИС ПОЛСЙ КОНЦСНТРЗЦИЙ ОТ ПОСТОЯННО ДЕЙСТВУЮ
ЩИХ ТОЧСЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ, РЗССЧИТЗННЫХ С ПОМОЩЬЮ разных МС
ТОДИК,‚ ВЫЯВИЛО ЗНЗЧИТСЛЬНЫС РЗЗЛИЧИЯЁ ОТЛИЧНЮТСЯ даже формыфаКСЛОВ‚ а концентрации ПрИМсспи в конкрсгньпх почках расходиться на ЦСЛЫС порядки. ОбЩИМИ чертами СУЩССТВУЮЩИХ МСТОДОВ МЗТСМЗТИЧССКОГО моделирования процессов ПСРСНОСЗ загрязнений в атмосфере являются: полная зависимость результатов от достоверности параметров источников загрязнения, а также отсутствие всесторонней экспериментальной проверки. Последняя требует масштабных полигонных измерений с использованием наземных, лидарных, аэрологических и самолетных наблюдений, что по причине высокой стоимости трудноосуществимо [170].

Перечисленные недостатки системы нормирования загрязнения атмосферы не могут не сказываться на результатах. По материалам исследования в г. Кирово-Чепецке [89] оказалось, что удов

летворительная сходимость между рассчитанными с помощью методики ОНД-86 (том ПДВ города) и фактически измеренными (по данным мониторинга) максимальными концентрациями 5% повторяемости — не правило, а исключение (3 случая из 21). Совпадения или близкие значения были отмечены дважды по ртути (за два разных года) и один раз по аммиаку. Еще в девяти случаях (пыль, диоксид серы, оксид углерода, аммиак) расчетные и из

меренные концентрации оказались величинами одного порядка, различающимися в 2—10 раз. В девяти случаях, для малораспространенных специфических веществ, расхождения превысили один порядок.

КОНТРОЛЪ ИСТОЧНИКОВ И ОбЪСМОВ ЗЗГРЯЗНСНИЯ ПОВСРХНОСТных вод. В значительной степени схож с контролем атмосферных выбросов: предприятия представляют данные о водопотреблении и водоотведении для определения соответствующих платежей (форма 2-ТП (водх0з)); природоохранные органы периодически проверяют их достоверность. Показатели содержания загрязняющих ве

ществ в сточных водах определяются аналитическим или расчет
ным путем.

Следует отметить, что статистическая форма 2-ТП (водхоз) в части, касающейся сбросов поллютантов, менее детапизирована, чем форма 2-ТП (воздух), так как в ней предусмотрены лишь графь1 для 10 учитываемых веществ вместо открытого списка. В обеих формах не предусмотрен учет временной динамики выбросов и сбросов. Если для атмосферного воздуха предельно допустимые выбросы (ПДВ) определяются на основе математического моделирования процессов турбулентной диффузии [92] (хотя и с применением ряда упрошений)‚ то предельно допустимые сбросы (ПДС) в водоемы определяются как произведение концентрации поллютанта на расход сточных вод [97], т.е. процессы перерас пределения загрязнений в водоемах не учитываются, а принимаются во внимание лишь колебания расхода воды и некоторые гидрологические параметры. К числу таких параметров относится коэффициент смешивания в максимально загрязненной струе, причем задача определения местоположения такой струи не ставится. Это означает, что в отличие от расчета ПДВ расчет ПДС не имеет картографической направленности и не предполагает построения изолиний концентраций.

Загрязнение водных объектов имеет ряд особенностей, затрудняющих контроль. Хотя количество точек сброса сточных вод на 1-2 порядка уступает числу точек атмосферных выбросов, через каждый источник (коллектор) в водоемы обычно поступают стоки разного происхождения (коммунально-бытовые, ливневые, производственные от разных предприятий), состава и форм нахождения поллютантов (растворенные, нерастворенные, коллоидные). Баланс загрязняющих веществ в системе «источник за

ГрЯЗНСНИЯ — ВОДОСМ» ИСКНЖНСТСЯ В СВЯЗИ С НЗЛИЧИСМ ПРОМСЖУТОЧ’ НЫХ ОЁЗЪСКТОВ, ИГРЗЮЩИХ НСОДНОЗНЗЧНУЮ роль: пруды-накопители
И ДОННЫС ОТЛОЖСНИЯ МОГУТ КЗК СВЯЗЫВЗТЬ ПОЛЛЮТЗНТЫ, С ВЫВЁДС

НИСМ ИХ ИЗ ГСОХИМИЧССКОГО потока рассеяния, ТЗК И СЛУЖИТЬ ИСТОЧНИКЗМИ вторичного ЗЭГРЯЗНСНИЯ.

Контроль объемов и состава твердых отходов. Ведется по местам их образования, а потому еще менее пригоден для эколого-картографических целей. Форма 2-ТП (токсичные отходы), паспорта отходов предусматривают определение объемов и классов опасности, а также учет перемещения отходов (направление на переработку, на захоронение, временное хранение на территории предприятия). Учет отходов по месту их хранения пока практичес

ки не ведется, поэтому в выявлении загрязнения почв решающая роль принадлежит полевым исследованиям (эколого-геохимическим съемкам, радиометрическим обследованиям) и сигналам с

мест.
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВЯНИЯ ХЯРЗКТСРИСТИК ИСТОЧНИКОВ

ЗЯГРЯЗНСНИЯ как ИСХОДНЫХ данных ДЛЯ ЭКОЛОГИЧССКОГО картографирования. Они определяются массовостью и доступностью этой информации, с одной стороны, и относительно невысокой надежностью и объективностью — с другой. Данные об объемах загрязнений представляются организациями, объективно не

заинтересованными в их полноте, на основе далеких от совершенства расчетных методик. Особенно далек от полноты учет выбросов и сбросов специфических веществ. Так, по официальным источникам [105], выбросы свинца в России составляют 0,7% мировых, ‘гогда как потребление в промышленности — 2—3% мирового. При этом технический уровень предприятий не дает оснований для предположения о величине потерь свинца в 3—4 раза ниже мирового уровня [166]. Для некоторых классов источников загрязнения (пылящие поверхности, передвижные источники, диффузное загрязнение от сельскохозяйственных предприятий и сельских населенных пунктов) имеются лишь очень приблизительные методики, основанные на нормативных оценках, предполагающих допуще
ния и упрощения.

Таким образом, в силу недостаточной достоверности исходных данных картографирование на основе характеристик источни

ков загрязнения должно рассматриваться как не столько научная, сколько прикладная задача по приведению статистической отчетности к удобному для проверки картографическому виду. Эта задача решается путем математического моделирования
процессов рассеяния.
2.2.4. Экспедиционные и стационарные
исследования загрязненности компонентов природной среды

Экспедиционные и стационарные исследования загрязненности компонентов природной среды включают:

отбор проб; анализ проб с помощью методов количественного хими

ческого анализа; ‘ камеральную обработку результатов.

Методы отбора, анализа проб и статистической обработки результатов подробно регламентируются в ГОСТах. Важнейшая задача, менее поддающаяся регламентации и обычно решаемая географами, — выбор мест отбора проб. Задачи опробования по-разному решаются для динамичных (транспортирующих загрязнения) и депонируюших (накапливаюших загрязнения) компонентов природной среды.

К первым относятся: атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды (в пределах зоны активного водообмена); ко вторым — почвы, донные отложения, снег и лед, глубинные подземные воды (зона замедленного водообмена), растительные ткани. Естественная деконцентрация поллютантов в реках происходит в 70, а в почвах в 1400 раз медленнее, чем в воздухе [14]. Различие между динамичными и депонируюшими компонентами среды имеет НС СТОЛЬКО КОЛИЧССТВСННЫЙ, СКОЛЬКО КЗЧССТВСННЫЙ ХЗРЗКТСР. ОНО ОбУСЛОВЛСНО разными СООТНОШСНИЯМИ СКОРОСТСЙ ПОСТУПЛСНИЯ И ДСКОНЦЁНТРЗЦИИ ПОЛЛЮТЗНТОВ. СЛЁДСТВИСМ ЭТОГО ЯВЛЯЮТСЯЁ

сложная изменчивость концентраций в динамичных компо

нентах среды и относительное накопление в депонирующих; разная роль в биосфере, так как динамичные компоненты

среды ОКЗЗЫВЗЮТСЯ НСПОСРСДСТВСННО ЖИЗНСОбССПСЧИВЗЮЩИ

МИ, ТОГДЗ как ДСПОНИрУЮЩИС ВЛИЯЮТ на ЗДОРОВЬС ЧСЛОВСКЗ И СОСТОЯНИС бИОТЫ В ЦСЛОМ бОЛСС ИЛИ МСНСС ОПОСРСДОВЗННО.

Депониругощие компоненты среды имеют разный срок сушествования. Результаты их опробования могут характеризовать загрязненность за весь период антропогенного воздействия (почвы, донные отложения), за ряд лет (древесные ткани, кора) либо за один сезон (снежный покров, зеленые растительные ткани). Физико-химические методы анализа, применяемые для определения концентраций поллютантов, по точности, разработанности методик выполнения заведомо несопоставимы со всеми иными способами контроля природной среды.

Сопоставимость результатов, получаемых разными лабораториями‚ в настоящее время обеспечивается системой их государственной аккредитации. Для выявления грубых и систематических ошибок предусмотрены процедуры статистической обработки результатов. Все это обеспечивает наибольшую, по сравнению с другими источниками, объективность и_достоверность информации.

Проблемы, связанные с использованием аналитических дан— ных об экологической обстановке, — это прежде всего проблемы обеспечения репрезентативности.