Сайт СФУ
Сибирский форум. Интеллектуальный диалог
май / 2017 г.

Улучшение качества атмосферного воздуха: предлагают учёные

Прямо сейчас обсуждается весьма актуальный для красноярцев проект закона Красноярского края «Об охране атмосферного воздуха» — краевое Министерство природных ресурсов и экологии принимает предложения по внесению изменений в законопроект до 15 июля. Но, как считает доктор биологических наук, профессор СФУ Валерий Владимирович ЗАВОРУЕВ, в проекте пока нет главного — концепции снижения уровня загрязнения атмосферы в городах края, в частности в Красноярске.

— Давайте начнём с термина «чёрное небо», — предлагает Валерий Заворуев. — Несколько лет назад эта метафора появилась в красноярских СМИ и довольно интенсивно ими используется. Но что стоит за этим термином, никто объяснить не может. «Вы видели днём чёрное небо? Что вы под этим словосочетанием подразумеваете?» — спрашивал я журналистов. В лучшем случае мне отвечали, что это неблагоприятные метеорологические условия, всем известные НМУ. Тогда зачем давать одному явлению два названия? Основной ответ состоял в том, что это маркетинговый ход, способствующий привлечению публики к теме загрязнения атмосферного воздуха. Интересно, что когда летом 2016 года наблюдалось загрязнение атмосферы по всей России, журналисты отмечали именно загрязнение атмосферы в своих городах, и только Красноярск пугал всех «чёрным небом».

Если говорить с научной точки зрения, то это их «чёрное небо» имеет своё давнее историческое название — смог. Разница в подходах двух этих терминов состоит в том, что «чёрное небо» вызывает чувство тревоги, опасности. Более того — катастрофичности. А вот всем понятный смог таких сильных эмоций не даёт.

— Да, не очень-то приятно слушать по федеральным каналам, что в Красноярске опять (опять!) введён режим «чёрного неба». Может, это и хороший маркетинговый ход, но имидж городу он создаёт такой, что потом и при чистом небе не отмыться. Но что же такое в условиях Красноярска этот смог?

— То, что мы видим в небе при смоге, это так называемый субмикронный аэрозоль. И это совсем не то, что выбрасывается предприятиями. Выбросы предприятий и автотранспорта служат для этого аэрозоля лишь исходным сырьём. Ярким примером такой трансформации может служить формальдегид. Его в городе никто из предприятий не выбрасывает, а он является у нас одним из ведущих загрязнителей. Формальдегид образуется уже в атмосфере в результате определённых фотохимических реакций.

Как ни странно, но состав висящего над городом аэрозоля никогда и никто не исследовал.

Из чего он формируется, при каких условиях, одинаков ли его состав в разных частях города? Ничего этого мы не знаем.

— В России опыт таких исследований существует?

— Да, причём у наших ближайших соседей. Это томский Институт оптики атмосферы СО РАН им. В.Е. Зуева. Он является одной из ведущих мировых организаций по изучению аэрозолей, которые образуются в атмосфере. В институте имеется мобильное и стационарное оборудование, позволяющее определять размерный и химический состав аэрозольных частиц, его концентрацию и т.п. Такие данные необходимы для построения цифровой модели массопереноса. Российским лидером разработки таких моделей является Институт вычислительной математики и математической геофизики (ИВМиМГ) СО РАН в Новосибирске. Надо сказать, что их модели, основанные на собственных разработках и на мировом опыте, существенно отличаются от модели так называемого ОНД-86 (общий нормативный документ), которая законодательно заложена в российских расчётах допустимых выбросов предприятий.

Интересную работу провёл и другой новосибирский коллектив — Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН. В своей модели они учли влияние Енисея, а незамерзающая река вносит очень существенный вклад в перенос воздушных масс над городом и, как следствие, в перенос загрязняющих веществ. Я общался со специалистами этих институтов и выяснил, что они могут объединить свои подходы, создав уникальную модель для Красноярска, где будет учитываться как рельеф окрестностей Красноярска, так и влияние незамерзающего Енисея.

Первая задача для создания этой модели: оценить потенциал воздушного бассейна над Красноярском — в каком количестве он может принять загрязняющие вещества без ущерба для здоровья населения. Знание такого потенциала — первый шаг к улучшению ситуации. Это позволит судить, сколько же могут выбрасывать предприятия, и мы с полным правом сможем сказать нашим дорогим собственникам производств, чтобы они либо меняли технологию, либо выносили предприятия за город, либо вовсе его закрывали.

— Что мешает построению этой модели? Казалось бы, цель ясна, формулируем заказ на исследования и ждём результатов.

— Мешает целый ряд моментов.

Первое — на уровне законодательства. Когда депутаты Законодательного Собрания выделяют деньги, а такие попытки у них уже были, деньги идут напрямую в правительство, в частности в министерство природных ресурсов и экологии. Но министерство не занимается научными разработками. Оно действует по существующим нормативным документам и методикам. И освоить эти деньги оно может только в пределах разрешённых методик. Того самого ОНД-86. Как это решить? Только через направление денег в научные экологические фонды, о чём сказано в указе Президента РФ от 19 апреля 2017 г. (о стратегии экологической безопасности до 2025 г.). Но для этого работа существующих научных фондов должна быть пересмотрена.

Фонд должен решать конкретные задачи Красноярска в области экологии воздушной среды. И отчёт о проделанной работе должен не просто сдаваться, но и защищаться. Такую процедуру должна пройти и цифровая модель массопереноса, которую планируется разработать для Красноярска. Только после защиты и проведения ряда согласований, в том числе с Главной геофизической обсерваторией им. А.И. Воейкова, правительство края должно утвердить эту методику. После этого именно она, а не методика ОНД-86, должна использоваться предприятиями города для расчёта выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Вот такая должна быть цепочка.

Ещё одно препятствие — взаимодействие различных структур. Чтобы модель, о которой мы говорим, была построена и работала, нужны данные, накопленные за прошлые годы. Они есть в нашем Среднесибирском управлении по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС). Но эта уважаемая организация отказывается предоставить их для расчётов, ссылаясь на то, что это специальная информация. И требуют за неё немалые деньги.

— Странная позиция, если учесть, что это не коммерческое, а госучреждение. Информацию оно собирало за бюджетные, т.е. за наши деньги. Теперь нам надо заплатить второй раз?

— Получается, так. Росгидромет, в частности Среднесибирское УГМС, закрыто внутренними нормативными актами, которые не позволяют давать эту информацию.

Далее — чтобы модель работала, нужна непрерывная передача информации с постов наблюдения метеорологических параметров и данных о концентрации загрязняющих веществ. Но посмотрите на сайт УГМС. Там нет ничего, кроме сообщений, что было превышение концентрации, допустим, по взвешенным веществам (а надо бы учитывать не взвешенные вещества, а взвешенные частицы, как принято во всём мире). И, например, в понедельник вы можете прочитать, что было в воздухе в пятницу, в субботу и воскресенье в общем объёме. А данные по понедельнику получите во вторник. Для современной модели этого мало, информация с постов наблюдения должна выдаваться непрерывно. Способны ли посты Среднесибирского УГМС это сделать? Нет. Там в большинстве случаев всё делается в ручном режиме. Так что посты УГМС надо либо модернизировать, либо, как ни странно, развивать свою краевую систему мониторинга.

Именно так поступили в Москве. В 2001 году по решению Правительства Москвы создано ГПБУ «Мосэкомониторинг», которое находится в подчинении Департамента природопользования и охраны окружающей среды города Москвы. С 2004 года работы по экологическому мониторингу регулируются специальным Законом города Москвы от 20 ноября 2004 года № 65 «Об экологическом мониторинге в городе Москве», что позволило установить цели экологического мониторинга, порядок осуществления работ и основные направления использования данных. Мониторинг за качеством атмосферы осуществляется с помощью 56 автоматических станций контроля загрязнения атмосферы, включая 4 мобильные. В режиме реального времени населению и заинтересованным организациям представляются данные с этих станций, которые расположены во всех функциональных зонах города и в непрерывном круглосуточном режиме осуществляют измерения наиболее приоритетных загрязняющих веществ.

Для справки: ФГБУ «Центральное УГМС» (структура Росгидромета в Москве) имеет только 16 постов наблюдения. Информация с этих постов о состоянии окружающей среды публикуется с задержкой в несколько дней. По сравнению с ними Среднесибирское УГМС более оперативно публикует информацию.

Считаю, что всю систему представления информации о качестве атмосферного воздуха надо перестраивать.

— Ещё один актуальный для красноярцев вопрос связан с тем, что, видя загрязнение атмосферного воздуха, мы практически лишены возможности знать, насколько высок уровень загрязнения. Как должна быть построена система информирования?

— Сейчас на трёх постах, которые расположены в Северном, в Черёмушках и Солнечном, ведётся измерение взвешенных частиц размером меньше десяти микрометров — так называемых частиц PM10 (РМ — particulate matter — взвешенные частицы). Имея установленные ПДК и зная величину загрязнения атмосферного воздуха, можно сделать вывод, насколько велико загрязнение. Но это только три поста. И расположены они в восточной и северной частях города.

Я говорю об измерениях в приземном слое, т.е. на высоте полтора-два метра. Данная информация есть на сайте krasecology.ru, это и есть сайт краевой системы мониторинга. Но, к сожалению, форма подачи информации многим людям непонятна. За рубежом эту информацию принято представлять людям по-другому — через индекс загрязнения атмосферы (Air Quality Index — AQI). Более подробно об этом можно прочитать на сайте aqicn.org/map/world. При этом даются рекомендации, что в том или другом случае следует делать, а что нет. И такая информация поступает с задержкой всего в один час. У нас такого сервиса нет. Хотя необходимо сказать, что в Красноярске, в Институте вычислительного моделирования СО РАН (ИВМ СО РАН), разработаны программные средства, которые позволяют информацию, получаемую нашим краевым центром, выдавать не только в таком виде, как представляет её мировая сеть мониторинга атмосферного воздуха, но и в расширенном и более информативном варианте!

— Но почему же тогда мы ничего этого не видим?

— Научная часть готова, но пока не решены вопросы согласования с министерством. Это у нас обычная практика.

Научный вопрос можно решить относительно быстро, а вот согласование со всеми исполнительными органами протекает очень медленно.

Дело доходит до того, что требуют отдать программный продукт в полную собственность. Но если человек отдаёт созданный им продукт, то он лишается возможности с ним работать. Абсурдная ситуация.

Вообще, оперативного информирования населения о загрязнении атмосферного воздуха в России нет нигде, кроме Москвы. Если же говорить о загрязнении атмосферы в Красноярске, то величины AQI, которые посчитаны в ИВМ СО РАН, далеки от тех, что наблюдаются, например, в Китае. На карте сайта aqicn.org/map/world можно было увидеть, что в Xilin Gol величина AQI достигала, например, девятьсот шестидесяти восьми единиц (11 мая в 14-50 по красноярскому времени), т.е. сверхкатастрофическое загрязнение атмосферы взвешенными частицами. Но китайцы не устраивают истерик в виде криков про «чёрное небо», а спокойно и планомерно решают, что и как со всем этим делать.

— А какие меры принимаются в Красноярске, когда складываются неблагоприятные метеорологические условия?

— При первом режиме НМУ выбросы предприятий снижаются максимум на 7-10 процентов. Это у них предусмотрено в томах ПДВ (предельно допустимые выбросы). К примеру, что делает КрАЗ? У него работают печи. Ну как он может поменять режим? И вот он на своей территории пытается предпринять хоть что-то. Например, закрыть ворота склада, где стоят вагоны с сырьём. И ряд других второстепенных мероприятий. Но печи, разумеется, как работали, так и работают.

Или взять те же ТЭЦ. Особенно в зимний период. Загасить котлы и заморозить город? Исключено. Получается, что на предприятиях непрерывного цикла возможны лишь второстепенные меры, которые большого значения не имеют.

Здесь, с моей точки зрения, есть ошибка в трактовке. Когда по прогнозу объявляется режим НМУ, от предприятий требуют снизить выбросы. И когда происходит снижение, объявляется — вот, выбросы снизили, стало чище. Но связь здесь не доказана. Не думаю, что результат получен именно от принимаемых мер. Это всё чисто метеорологические условия. У нас основным очистителем атмосферного воздуха является ветер. И в какой-то степени осадки. Ничего другого у нас нет. Ветер подул — стало чище.

Но на основании чего предприятиям даётся разрешение на определённые объёмы выбросов? На основании уже не раз помянутого ОНД-86, который содержит методику расчёта выбросов. В скором времени этот документ будет несколько усовершенствован, но, с моей точки зрения, совсем незначительно, и на ситуации в Красноярске это никак не скажется.

На основе ОНД-86 делается расчёт рассеивания. Если эта методика применяется для городов, расположенных на равнинной местности, где нет в атмосфере температурных инверсий, то ОНД 86 срабатывает. А вот для такого города, как Красноярск — нет. У нас совершенно другая ситуация. Кроме гористой местности есть ещё открытый в зимний период Енисей. Нигде в мире нет континентального водоёма, который не замерзает даже в самый сильный мороз, а потому постоянно парит.

Приведу пример, когда рассеивание загрязняющего вещества не соответствует методике ОНД-86. Согласно расчётам, выполненным по этому документу, концентрация гидрофторидов должна уменьшаться от КрАЗа в сторону Октябрьского района по экспоненте, так как кроме этого предприятия никто гидрофториды в атмосферу города не выбрасывает. Но по результатам измерений, выполненных УГМС, концентрация гидрофторидов на посту № 5, что в Зелёной роще, и на посту №1 в районе Плодово-ягодной станции практически одинакова. И это свидетельствует о том, что методика ОНД-86 для нашего города не применима.

Можно привести и другой пример. Я взял данные краевой системы мониторинга и посмотрел, какие концентрации приносятся ветрами в то место, где расположен пост «Красноярск-Северный». Оказалось, что наибольшие концентрации загрязняющих веществ, того же гидрофторида, приносятся со стороны города, а не со стороны алюминиевого завода. Т.е. у нас массоперенос над городом очень сложный. Может быть, на большой высоте у нас основные ветры и дуют, как принято считать, с запада и юго-запада, но в приземном слое перенос совершенно другой. И он пока не изучен. Вот здесь и нужна наука и разработка той модели, о которой говорилось выше. Чтобы понять, сколько мы можем позволить себе выбросов. Старая модель ОНД-86 не учитывает потенциал воздушной среды, по ней он практически безграничен.

— Валерий Владимирович, а кроме определения потенциала воздушного бассейна города есть какие-то конкретные идеи, способные изменить ситуацию к лучшему?

— Конечно. Например, у нас идёт много разговоров о том, чтобы отойти от сжигания угля. Но переход на сжигание природного газа приведёт к увеличению тарифов. В Новосибирске так и произошло. Тарифы там возросли существенно. А ведь можно рассмотреть технологию получения горючего газа из угля наших разрезов, предложенную С.Р. ИСЛАМОВЫМ. Этот газ имеет очень низкую себестоимость, так как является побочным продуктом производства термококса. А термококс является высокоэффективным заменителем классического кокса в целом ряде электрометаллургических технологий.

Сжигание горючего газа более экологично, чем сжигание угля. Это, вероятно, позволит перейти на котельные, расположенные во всех районах города, и отойти от практики передачи тепла с трёх наших ТЭЦ на большие расстояния. Нынешняя схема теплоснабжения ведёт к значительным тепловым потерям, которые, разумеется, оплачивает конечный потребитель. Если ставить котельные с вариантом сжигания газа на территории района, эффективность передачи тепла будет гораздо выше.

Вообще, нам давно пора пересмотреть существующую в городе схему теплоснабжения. Посмотреть, какие загрязняющие вещества выбрасываются из трубы котельной, уже работающей в нашем городе на газе, полученном из угля. Если выбросы будут соответствовать тем, что заявлены разработчиками этой технологии, то внедрять. При таком низкобюджетном производстве тепловой энергии со временем перейдёт на него и частный сектор. Надо сказать, что выбросы от печного отопления из-за отсутствия методик вообще никак не учитываются в сводном томе ПДВ для города Красноярска. А выбросы эти значительны, так как число их источников довольно велико.

Вообще, идей для улучшения экологической ситуации в нашем городе может быть много, и говорить о них можно бесконечно. Но ни одна из них не сработает и не сдвинет дело с мёртвой точки без научно обоснованной концепции улучшения качества атмосферного воздуха. И, конечно, без внедрения этой концепции на законодательном уровне.

Подчеркну ещё раз: сегодня есть все предпосылки для создания здоровой и благоприятной воздушной среды в нашем городе, чтобы концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе были ниже среднесуточных ПДК. Наука предлагает решения этих экологических задач. Дело за властными структурами, от которых зависит реализация и воплощение научных разработок.

Галина ДМИТРИЕВА