М.В. Волкодаева, А.Ю. Ломтев, А.А. Лёвкин
OOO «Институт проектирования, экологии и гигиены» (ООО «ИПЭиГ»)
Атмосферный воздух, как никакой другой компонент окружающей среды, требует управления действиями по его охране на уровне городов и других населенных пунктов. Для грамотного управления качеством атмосферного воздуха городов в первую очередь требуется наличие информации об уровне загрязнения атмосферы/
Федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха» (№96-ФЗ от 4 мая 1999 г.) [1] направлен на решение таких задач, как сохранение чистоты и улучшение состояния атмосферного воздуха, предотвращение и снижение вредных воздействий на атмосферу, вызывающих неблагоприятные последствия для здоровья людей, растительного и животного мира. В ст. 3 ФЗ №96-ФЗ говорится о необходимости системного и комплексного подхода как одного из основных принципов государственного управления в области охраны атмосферного воздуха.
С учетом важности качества атмосферного воздуха мест проживания населения в прямом смысле для каждого человека необходим научный подход, позволяющий развивать методологию и методы инструментального контроля загрязнения атмосферного воздуха.
Государственный мониторинг состояния атмосферного воздуха является неотъемлемой частью экологического мониторинга и осуществляется на федеральном уровне и на уровне субъектов РФ. Эта работа ведется в нашей стране с семидесятых городов прошлого века после принятия постановления «Об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов» [2]. Многое сделано с тех пор, разработаны руководящие и методические документы [3, 4 и др.], совершенствуются приборы и методы измерения загрязняющих веществ (ЗВ). Мониторинг качества атмосферного воздуха наиболее развит во всех регионах страны по сравнению с другими видами экологического мониторинга. Однако далеко не во всех населенных пунктах, даже крупных, проводятся регулярные наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха, во многих городах страны не проводятся даже периодические измерения. Тем самым нарушаются требования [3, 4].
По данным [5] в 2023 году наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха проводились в 247 городах Российской Федерации на 703 пунктах, из которых регулярные наблюдения Росгидрометом проводились в 222 городах на 641 пункте (Рис.1). В обзоре состояния работ по инструментальному мониторингу загрязнения атмосферного воздуха в 2022 году ФГБУ «ГГО» [6] указано 60 ЗВ, концентрации которых измеряются на постах наблюдения за загрязнением атмосферы (ПНЗ) управлений по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС)(Рис.2).
Для оценки этих характеристик используются методики выполнения измерений (МВИ), аттестованные в соответствии с [7]. Число постов ПНЗ в городе определяется в зависимости от численности населения и ряда других факторов [3].
Расстояния между пунктами наблюдений в городах достигают приблизительно 7 км и больше. При инструментальных измерениях приземных концентраций ЗВ в точках на территории города, расположенных вне пунктов наблюдений за загрязнением атмосферы, не определяются. К сожалению, число ЗВ, концентрации которых измеряются на ПНЗ, намного меньше числа ЗВ (293 ЗВ), поступающих в воздух и указанных в распоряжении Правительства РФ как ЗВ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды, т. е. результаты инструментального мониторинга не могут быть использованы для оценки загрязнения загрязнения атмосферы приземного слоя большинством ЗВ [8].
Таким образом, увеличение количества стационарных постов контроля загрязнения атмосферы в каждом конкретном городе, расширение списка городов, где ведутся постоянные измерения концентраций ЗВ, увеличение перечня контролируемых примесей – одна из актуальных задач развития экологического мониторинга, что требует научно-методического подхода как к обоснованию перечня измеряемых примесей, так и расположению постов контроля загрязнения атмосферы и программ маршрутных наблюдений (п. 1, п. 2, рис. 3).
В основных руководящих документах Росгидромета говорится в общем, что число постов и их размещение определяются с учетом численности населения, площади населенного пункта и рельефа местности, а также развития промышленности, сети автодорог с интенсивным транспортным движением и их расположением по территории города, рассредоточенности мест отдыха и курортных зон. Авторы предлагают для определения мест размещения постов контроля загрязнения атмосферы, определения перечня ЗВ для инструментального контроля использовать возможности современных геоинформационных систем (ГИС) и результаты сводных расчетов загрязнения атмосферы [9, 10].
Использование результатов сводных расчетов для каждого конкретного города совместно с использованием современных ГИС позволит выбирать место расположения постов в городских условиях максимально эффективно и целесообразно, учитывая факторы влияния различных типов источников загрязнения и воздействия, расположения селитебной застройки, мест с повышенным качеством загрязнения атмосферного воздуха и другой спецификой [11, 12].
Для выбора приоритетных ЗВ предлагается ориентироваться не только на значение и распределение концентраций ЗВ по территории городов и их соответствия/несоответствия гигиеническим нормативам качества атмосферного воздуха (ПДКм.р., ПДКс.с., ПДКс.г.), f c позиции экологического риска здоровью населения [13]. Оценка риска здоровью населения при анализе качества окружающей среды подразумевает выполнение четырех основных этапов: идентификация опасности, оценка экспозиции, оценка зависимости «доза–эффект», характеристика риска.
Также к одной из основных задач следует отнести внедрение автоматизированных систем мониторинга качества атмосферного воздуха (п. 3, рис. 3), т. к. до настоящего времени получение информации о загрязнении атмосферного воздуха на сети Росгидромета в основном было ориентировано на отбор проб воздуха в поглотительные приборы и на аэрозольные фильтры – ручные методы определения химического состава атмосферного воздуха. В настоящее время оценка качества атмосферного воздуха с использованием автоматизированной системы непрерывного мониторинга выполняется в единичных городах РФ. Следует отметить, что развитие автоматизированных систем (АМС) является одним из основных направлений стратегии деятельности в области гидрометеорологии и смежных с ней областях на период до 2030 года [14].
На рис. предложения 3 инструментального схематично представлены авторов по контроля развитию качества атмосферного воздуха с учетом необходимости научно-методического обоснования.
В последние годы жители нашей страны все чаще обращаются в территориальные органы Прокуратуры РФ, Росприроднадзора, Роспотребнадзора, органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации с жалобами на неприятные запахи. Как критерий оценки качества атмосферного воздуха, его контроля и управления запах имеет важное значение для решения практических задач в целях охраны окружающей среды и здоровья граждан. Из всех чувств, которые имеются у человека, обоняние быстрее всего реагирует и передает в головной мозг сигналы на внешние раздражители (запахи). Поэтому люди активно и быстро реагируют на них. Запахи способны оказывать психологическое, фармакологическое, физиологическое влияние. Именно поэтому две трети веществ, нормируемых в атмосферном воздухе населенных мест гигиеническими регламентами, имеют лимитирующие пороги воздействия, обоснованные по рефлекторным критериям, ведущим из которых является порог запаха [15].
В мировой практике подходы к нормированию и регулированию запаха в атмосферном воздухе чрезвычайно разнообразны и отражают как политику запрета наличия любых запахов или вызываемой ими «раздраженности» населения, так и допустимость запаха в воздухе при условии, что он «не будет вызывать существенного раздражения». Например, в странах Европейского союза принят Европейский стандарт по ольфактометрии EN 13725:2022 [16]. Несколько лет назад в среде российского профессионального экологического сообщества обсуждался проект изменений в закон «Об охране атмосферного воздуха» [17], регламентирующих хотя бы в общей форме необходимость учета запахов как одной из характеристик качества атмосферного воздуха [18]. К сожалению, вопрос контроля запахов так и остался на уровне дискуссий.
По мнению авторов, в РФ настало время задуматься о контроле запахов в атмосферном воздухе. Однако для этого требуются серьезные научные проработки по определению нормативов запахов, схем и порядка контроля их выполнения для определенных типов объектов негативного воздействия (ОНВ), являющихся источниками запахов (по-видимому, к ним относятся полигоны отходов, очистные сооружения канализационных вод, предприятия по сжиганию твердых отходов, нефтехимические и животноводческие объекты и т. д.), развитию и внедрению приборов контроля загрязняющих веществ, обладающих ольфакторным эффектом, методической базе проведения измерений и др. (п. 4, рис. 3).
В связи с растущим интересом как населения, так и органов власти к информации о качестве атмосферного воздуха происходит развитие газоаналитического оборудования, его модернизация, минимизация размеров и удешевление. Небольшие и недорогие сигнальные малогабаритные посты, оснащенные сигнальными датчиками, являются относительно новыми, и на текущий момент не существует стандартов, касающихся их использования. Европейский комитет по стандартизации (CEN) разрабатывает такой стандарт, который может быть опубликован в ближайшее время. На обсуждениях в CEN рассматривается вопрос об установке метрологических требований к датчикам этого класса [19].
Сигнальные малогабаритные посты контроля загрязнения атмосферного воздуха (рис. 4), обладающие такими преимуществами перед референтными средствами измерений, как дешевизна, портативность и простота эксплуатации, в настоящее время применяются во всем мире для оценки качества воздушной среды. Устройства качеству, широко используются исследователями, разработчиками, менеджерами по гражданскими учеными и общественностью. В нашей стране интерес к данному типу оборудования начал проявляться в последние годы [20, 21].
Следует сразу отметить, что сигнальные датчики и газоанализаторы – это инструменты, используемые для обнаружения и измерения концентрации газов, но они обладают разными характеристиками. Сигнальные датчики работают на различных принципах обнаружения, таких как химические реакции, физическое поглощение или изменения электропроводности, которые реагируют на присутствие определенного газа и, как правило, выдают простой выходной сигнал (например, изменение электрического напряжения или сопротивления). Устройства обычно используются в тех случаях, когда важна быстрая реакция, а не точность результатов измерений, поэтому их часто интегрируют в системы сигнализации или устройства контроля.
Газоанализаторы представляют собой более сложные приборы, предназначенные для количественного измерения определенных газов. Данные концентрации устройства позволяют получать более точные результаты измерений и имеют более высокую чувствительность, чем сигнальные датчики, что делает их пригодными для мониторинга атмосферного воздуха, в т. ч. фонового.
Наиболее предпочтительным решением в области оценки качества атмосферного воздуха на основе инструментальных методов является комплексный подход, в котором в оптимальной пропорции используются сигнальные датчики и применяются референтные методики измерений. При этом калибровка сигнальных датчиков и оценка правильности измеренных ими значений производятся на основе показаний газоанализаторов (прямые измерения с применением СИ утвержденного типа, прошедших поверку) и стандартных образцов [22].
Необходимы дополнительные исследования, как теоретические, так и экспериментальные, чтобы внедрить технологию с использованием сигнальных датчиков в составе высокоплотной сети для оценки динамики уровня загрязнения и прогноза состояния воздушной среды. Следует отметить, что предполагаемая новая система мониторинга качества воздуха, согласно ООН [23], в дальнейшем будет объединять данные со спутников, результаты измерений посредством эталонных методов и высокоплотных сигнальных сетей для улучшения пространственного и временного охвата, что также отражает актуальность разработки и совершенствования сигнальных малогабаритных постов для контроля загрязнения атмосферного воздуха (п. 5, рис. 3). В связи с данным обстоятельством ученые, экологи, производители средств измерений РФ не должны остаться в стороне.
Измерение концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе имеет ряд особенностей и сопряжено со сложностями, к которым в первую очередь относится необходимость обнаружить низкие концентрации ЗВ, что требует использования высокочувствительных устройств мониторинга. В атмосферном воздухе, кроме измеряемых ЗВ, присутствует большое количество т. н. неизмеряемых компонентов, некоторые из которых могут обладать схожим строением, физическими и химическими свойствами. Необходимы глубокие научные проработки, новые методические подходы для развития инструментального контроля загрязнения атмосферного воздуха.
Авторы сделали попытку предложить некоторые направления развития таких возможных научных исследований, что, конечно, не является полноценным анализом, всех стоящих перед экологической наукой задач. В статье не затронуты, например, дистанционные методы измерений ЗВ в атмосферном воздухе, которые являются актуальными для многих труднодоступных регионов нашей страны, но это отдельная большая тема, которая также требует научного подхода.
Источники
1. Федеральный закон от 04.05.1999 № 96-ФЗ. Об охране атмосферного воздуха: [федер. закон: принят Гос. Думой 2 апреля 1999 г.: одобр. Советом Федерации 22 апреля 1999 г.: по состоянию на 8 августа 2024 г.] // Опубликован 08.08.2024 на официальном интернет-портале правовой информации http://www.pravo.gov.ru.
2. Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР от 29.12.1972 г. № 898. [Электронный ресурс]. — URL: https://www.libussr. ru/doc_ussr/usr_7960.htm (дата обращения: 10.02.2025).
3. РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы. — М.: Гидрометеоиздат, 1991. — 687 с.
4. Приказ от 30.07.2020 № 524 Об утверждении требований к проведению наблюдений за состоянием окружающей среды, ее загрязнением [принят Министерством природных ресурсов и экологии РФ]. [Электронный ресурс]. — М.: Минприроды России, 2020. — URL: http://publication.pravo.gov. ru/Document/View/0001202012140051 (дата обращения: 10.02.2025).
5. Ежегодник состояния загрязнения атмосферы в городах на территории России за 2023 г. – СПб: ФГБУ «ГГО Росгидромета», 2024. — 264 с.
6. Обзор состояния работ по мониторингу загрязнения атмосферного воздуха в 2022 году. Методическое письмо. — СПб: ФГБУ «ГГО Росгидромета», 2023. — 60 с.
7. Федеральный закон от 26.06.2008 № 102 ФЗ. Об обеспечении единства измерений: [федер. закон: принят Гос. Думой 11 июня 2008 г.: одобр. Советом Федерации 18 июня 2008 г.: по состоянию на 8 августа 2024 г.] // Опубликован 08.08.2024 на официальном интернет-портале правовой информации http://www.pravo.gov.ru.
8. Распоряжение Правительства РФ от 20.10.2023 № 2909-р. Об утверждении перечня загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды: [по состоянию на 5 июня 2024 г. в ред. распоряжений Правительства РФ № 3885-р, № 1415-р] // Опубликованы на официальном интернет-портале правовой информации http:// www.pravo.gov.ru.
9. Волкодаева М.В., Лёвкин А.В. Использование результатов сводных расчетов для совершенствования системы мониторинга качества атмосферного воздуха в городах // Ученые записки российского государственного гидрометеорологического университета. 2013. № 28. С. 27–31.
10. Волкодаева М.В., Лёвкин А.В., Полуэктова М.М. Геоинформационные системы (ГИС) и их практическое применение при проведении расчетов загрязнения атмосферного воздуха // Сборник трудов «Проблемы охраны атмосферного воздуха» НИИ Атмосфера. 2009. С. 169–178.
11. Волкодаева М.В., Канчан Я.С. Использование комплексных (сводных) расчетов показателей воздействия выбросов загрязняющих веществ при управлении качеством атмосферного воздуха // Юг России: экология, развитие. 2009. № 1. C. 6–13.
12. Волкодаева М.В., Лбов А.В., Ломтев А.Ю. Использование результатов сводных расчетов загрязнения атмосферы с целью повышения эффективности принятия управленческих решений // Сборник докладов 12-ой Международной научно-практической конференции Российского общества экологической экономики «Управление эколого экономическими системами: взаимодействие власти, бизнеса, науки и общества» 5-10 августа 2013 г. — Иркутск: 2013. С. 221–223.
13. Р 2.1.10.1920-04 Руководство по оценке риска здоровью населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. — М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. -143 с.
14. Распоряжение Правительства РФ от 03.09.2010 г. № 1458-р Об утверждении Стратегии деятельности в области гидрометеорологии и смежных с ней областях на период до 2030 г. (с учетом аспектов изменения климата) [Электронный ресурс]. — М., 2010. — URL: http:// government.ru/docs/all/73910/ (дата обращения: 10.02.2025).
15. Волкодаева М.В., Киселев А.В., Левкин А.В., Ломтев А.Ю. Нормирование и контроль содержания пахучих веществ в воздухе населенных мест // Экология производства. 2017. № 4. С.48–52.
16. Европейский стандарт: EN 13725:2022 Stationary source emissions — Determination of odour concentration by dynamic olfactometry and odour emission rate. Вступления в силу 02-Март-2022 [Электронный ресурс]. — URL: https://standards. iteh.ai/catalog/standards/cen/67f31e88-f81d 4e78-bbf6-ce1dcb766eeb/en-13725-2022 (дата обращения: 10.02.2025).
17. Волкодаева М.В., Канчан Я.С., Левкин А.В., Ломтев А.Ю. О нормировании выбросов от стационарных источников // Экология производства. 2022. № 5. С.36–39.
18. Проект 1150694-7 Федерального закона «О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха» [Электронный ресурс]. — URL: https://sozd.duma.gov.ru/ bill/1150694-7 (дата обращения: 10.02.2025).
19. Информационный отчет по 1 этапу Государственного контракта № 191-22 от 01.11.2022 г. «Разработка Методических основ создания высокоплотной сигнальной сети состояния атмосферного воздуха в Санкт Петербурге, технического проекта высокоплотной сигнальной сети и определение требований, предъявляемым к сигнальным устройствам» / Смирнова И.В., Загайнова М.С., Иванченко К.В. и др. — СПб.: ФГБУ «ГГО», 2022. — 75 с.
20. Волкодаева М.В., Кольцов А.А., Тимин С.Д. Об использовании малогабаритных датчиков для оценки загрязнения атмосферного воздуха // Системы контроля окружающей среды. 2023. № 1 (51). C.64–69. DOI: 10.33075/2220-5861-2023-1-64 69.
21. Волкодаева М.В., Кольцов А.А., Тимин С.Д. Критерии сравнения малогабаритных постов наблюдения за качеством атмосферного воздуха // Системы контроля окружающей среды. 2023. № 2 (52). C.59–66. DOI: 10.33075/2220-5861-2023 2-59-66.
22. РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения. — М.: Стандартинформ, 2014. — 55 с.
23. United Nation Environment Programme. Why low-cost sensors? Opportunities and Challenges [Электронный ресурс]. — URL: https://www.unep. org/explore-topics/air/what-we-do/monitoring-air quality/why-low-cost-sensors-opportunities-and (дата обращения: 10.02.2025).
