Air Quality Science

2022-05-15 13:24:28 Рейтинг городов Казахстана по качеству воздуха в 2020 году по уровню PM10 и индексу загрязнения атмосферы (ИЗА). Анализ данных РГП «Казгидромет»

Рассмотрим показатель «Индекс загрязнения атмосферы» (ИЗА). В 2020 году 10 городов (из 20-ти рассмотренных) относились к городам с «высоким» уровнем загрязнения воздуха (ИЗА>7): Темиртау, Актобе, Алматы, Нур-Султан, Атырау, Балхаш, Жезказган, Караганда, Усть-Каменогорск, Шымкент. Самые «чистые города» - Кызылорда и Экибастуз (ИЗА<2).

(Примечание: индекс загрязнения атмосферы не отражает риск для здоровья населения от загрязнения воздуха. Ранее, мы писали об этом пост «Что не так с индексом загрязнения атмосферы (ИЗА)?»).

Рассмотрим среднегодовую концентрацию взвешенных частиц РМ10 в отдельных городах (Данные РГП «Казгидромет»). В 18-ти из 26 городов среднегодовая концентрация взвешенных частиц РМ10 превышала среднегодовой стандарт ВОЗ (15 мкг/м3). Превышение стандарта ВОЗ в более чем в 2 раза наблюдалось в 11 городах: Актау, Шымкент, Нур-Султан, Талдыкорган, Атырау, Риддер, Усть-Каменогорск, Алматы, Караганда, Балхаш, Костанай.

Самые «грязные» города по уровню PM10 - Актау, Шымкент, Нур-Султан. Вместе с тем, следует отметить, что список «грязных городов» варьируется в зависимости от выбранного показателя качества воздуха. Так, самым грязным городом по уровню PM10 в 2020 году оказался город Актау, при этом по индексу загрязнения атмосферы Актау относительно чистый город. Требуются исследования для анализа причин очень высокого уровня PM10 в городе Актау.

Отсутствуют данные мониторинга PM10 в городах Жезказган, Аксу, Аркалык. В Экибастузе значение PM10 составляло 0 в 2020 году, что также требует дальнейшего изучения и анализа (возможно, это связано с проблемами с оборудованием по мониторингу качества воздуха).

Таким образом, рейтинг загрязненности воздуха зависит от выбранного показателя качества воздуха. В большинстве городов Казахстана отмечается превышение среднегодового стандарта ВОЗ по PM10. Рейтинг по PM10 отличается от рейтинга по ИЗА. Вместе с тем причины аномально высоких или низких показателей качества воздуха в некоторых городах остаются неясными. Открыть/Комментировать

2022-05-09 12:10:24 Удельные выбросы углекислого газа электростанций по отношению к выработке и удельному расходу топлива в 2020 г (Kazenergy, 2022) Открыть/Комментировать

2022-05-09 12:07:05 Почему сокращение сжигания угля важно для выполнения обязательств в рамках Парижского соглашения по климату? Некоторые факты из Национального Энергетического Доклада Kazenergy 2021.

“В 2019 году около 53% выбросов парниковых газов в Казахстане было связано с потреблением угля. Хотя доля угля в потреблении первичных энергоресурсов несколько сократилась в 2020 году, она все же составила 56% от общего потребления, что аналогично показателям 2010 и 2015 годов. Учитывая, что на уголь приходится исключительно высокий процент выбросов ПГ в стране, значительное сокращение его использования представляется чрезвычайно важным для реализации Казахстаном целей Парижского соглашения по климату.

Продолжается рост угольной генерации. В 2020 году с использованием угля было произведено 74,5 млрд. кВт*ч электроэнергии или 69% от общенационального объема генерации. При этом показатель 2020 года оказался на 19% выше, чем в 2016 году.

Несмотря на достигнутые успехи в сфере повышения энергоэффективности в масштабах всей экономики, даже недавно модернизированные угольные электростанции проигрывают по данному показателю более старым газовым генерирующим объектам. В частности, у работающей на газе Шымкентской ТЭЦ-3, турбины которой датируются 1981 и 1982 годами, уровень энергоэффективности выше (а выбросы CO2 ниже), чем у угольных электростанций, турбины которых были установлены в течение последнего десятилетия (см. Рис. «Удельные выбросы углекислого газа электростанций по отношению к выработке и удельному расходу топлива в 2020 г.»).

Даже модернизированные угольные электростанции по-прежнему входят в число крупнейших источников выбросов CO2 в стране. Данное обстоятельство еще раз подчеркивает важность сокращения потребления угля при производстве электрической и тепловой энергии, если Казахстан намерен выполнить свои обязательства в рамках Парижского соглашения по климату.” Открыть/Комментировать

2022-05-08 08:26:05 Что не так с индексом загрязнения атмосферы (ИЗА)?

В отчете Европейской Экономической Комиссии ООН приводится обзор результативности экологической деятельности Казахстана. В главе 6 приведена оценка политики в области охраны атмосферного воздуха, в частности, показателей оценки качества воздуха.

Для оценки загрязнения воздуха в определенном районе или городе в Казахстане используются различные показатели, связанные с нормативами ПДК: стандартный индекс (СИ), наибольшая повторяемость (НП), и индекс загрязнения атмосферы (ИЗА).

“Для расчета ИЗА среднесуточные значения концентраций пяти наиболее важных загрязняющих веществ – пяти веществ с наивысшими значениями ПДК с учетом их класса опасности – делятся на среднесуточные значения ПДК и приводятся к ПДК по SO2. Итоговый уровень загрязнения воздуха в городе или регионе характеризуется четырьмя градациями по трем показателям: он может определяться как низкий, повышенный, высокий и очень высокий.

Для реалистичной оценки качества воздуха в стране использование индексов нецелесообразно, поскольку за этими данными скрывается большой объем информации о разовых и годовых концентрациях и превышении нормативов качества воздуха. Индексы могут использоваться для рейтинговой оценки городов и регионов, но для современной системы информации о качестве воздуха необходимо иметь данные о концентрациях загрязняющих веществ по отдельным компонентам и объектам, чтобы иметь возможность определять необходимые меры по сокращению выбросов.

Поскольку ни один из индексов, применяемых в Казахстане (ИЗА, стандартный индекс, наибольшая повторяемость), не относится непосредственно к нормативам ПДК или к другим международным стандартам для концентрации загрязняющих веществ в воздухе (например, стандартам ВОЗ или ЕС), не представляется возможным определить риски для окружающей среды и здоровья человека как прямой результат воздействия локальных концентраций конкретных загрязняющих веществ в различные периоды времени, что в большинстве случаев является стандартным подходом в международной практике.»

«Оценка качества воздуха путем прямого сравнения измеренных среднемесячных или среднегодовых концентраций, к примеру, со стандартами ЕС позволяет составить более точное представление об уровнях загрязнения воздуха в Казахстане.» Открыть/Комментировать

2022-03-29 08:37:13 Меры по отоплению жилых помещений в Польше

В новом отчете Всемирного Банка «Экономичное управление качеством воздуха в Казахстане и его влияние на выбросы парниковых газов» в качестве примера представлены меры по отоплению жилых зданий в Польше для улучшения качества воздуха.

“В Польше один из самых высоких уровней загрязнения воздуха в Европе поскольку 36 из 50 городов с самым загрязненным воздухом в Европе находятся в Польше. Установлено, что основным источником загрязнения воздуха в польских городах является отопление жилых помещений и подогрев воды с использованием твердого топлива (преимущественно угля) в некачественных отопительных приборах. Кроме того, жилой сектор является вторым по величине потребителем энергии в Польше. Приблизительно половина польских домохозяйств проживает в индивидуальных домах (частных домах), которые вносят основной вклад в выбросы парниковых газов и выбросов твердых частиц.

В 2018 году правительство Польши запустило «Приоритетную программу чистого воздуха» «Clean Air Priority Program» (CAPP) — специальную 10-летнюю инициативу, направленную на сокращение выбросов, с бюджетом 24 млрд евро.
Цели Программы заключаются в улучшении качества воздуха и сокращении выбросов парниковых газов за счет замены некачественных отопительных приборов на твердом топливе и повышения энергоэффективности в частных домах. CAPP стремится помочь около 3 миллионам домохозяйств, проживающих в частных домах, заменить свои твердотопливные котлы и провести модернизацию энергоэффективности с помощью системы субсидий, налоговых льгот и целевых кредитов в сотрудничестве с коммерческими банками.

В дополнение к финансовым стимулам для улучшения отопления жилых помещений и повышения энергоэффективности в рамках CAPP, в 2015 году Правительство Польши внесло важную поправку в Закон об охране окружающей среды, позволяющую региональным органам власти принимать региональные правила борьбы со смогом. Правила борьбы со смогом могут запрещать или ограничить использование некоторых видов топлива и систем отопления в домашних хозяйствах. К концу 2020 года почти все 16 региональных органов власти Польши приняли правила борьбы со смогом, требующие замены несоответствующих требованиям твердотопливных систем отопления приборов и/или запрет на использование твердого топлива для отопления к определенной дате в ближайшем будущем." Открыть/Комментировать

2022-03-24 17:30:22 Суточные дозы субмикронных частиц, полученные населением, проживающих в четырех городах: Аккра (Гана), Каир (Египет), Флорианополис (Бразилия) и Нур-Султан (Казахстан)

В статье, опубликованной в 2020 году в научном журнале Environmental Pollution были изучены суточные «дозы» субмикронных частиц, полученные населением, проживающих в различных странах с низким и средним уровнем дохода. В исследовании участвовали жители четырех городов: Аккра (Гана), Каир (Египет), Флорианополис (Бразилия) и Нур-Султан (Казахстан).

Оценка «дозы» или «экспозиции» населения к загрязняющим веществам, основанная на наружных измерениях, может значительно недооценивать получаемую дозу в помещениях, где население проводит большую часть дня. Поэтому для получения полной картины воздействия на человека субмикронных и ультрадисперсных измерений частиц следует применять подходы «персонального мониторинга». В настоящем исследовании была оценена суточная доза в пересчете на площадь поверхности частиц (количество частиц или концентрация на поверхности легких), получаемая гражданами, которые проживают в разных странах с низким и средним уровнем дохода (с различным образом жизни, привычками, климатом и качеством наружного воздуха).

Исследователи выбрали 60 добровольцев (по 15 из каждого города). Добровольцы, как мужчины, так и женщины в возрасте от 25 до 55 лет, жили и работали в городской черте города, были офисными некурящими работниками. Добровольцы носили персональные портативные счетчики частиц непрерывно в течение 3 дней, даже когда находились дома/в офисе (например, работали, учились, спали и т. д.), счетчик ставился вблизи на письменном столе. Кроме того, добровольцы должны были заполнить дневник активности, чтобы сделать заметки о месте, времени и виде активности.

Результаты исследования:
Полученные данные наглядно демонстрируют, что все добровольцы, которые участвовали в исследовании, проводили наибольшее количество времени в помещении (в диапазоне от 84% до 96% времени).
• «Сон и отдых», как и ожидалось, составляли треть суток, т.е. примерно от 30% (для женщин из Нур-Султана) до 40% (для женщин из Каира) от ежедневного времени.
• «Приготовление и прием пищи» составили от 4% до 10,7% ежедневного времени. Причем жители Нур-Султана, по сравнению с остальными исследуемыми городами, затрачивают больше времени на данную деятельность: мужчины 9,5%, женщины 10,7%.
• «Транспорт» по времени составлял от 2,8% до 6,8% ежедневного времени (меньше всего времени было затрачено казахстанскими женщинами).
• По времени, проведенном на открытом воздухе, было обнаружено явное различие между Нур-Султаном и другими городами. Так, добровольцы из Нур-Султана проводили на открытом воздухе только от 1,7% до 2,6% времени в течении дня, что, вероятно, связано с суровыми климатическими характеристиками города. Для других городов, доля времени на открытом воздухе значительно выше (до 10%).

• Общие дозы, полученные населением в рассмотренных городах, составляли примерно 1300 мм2 для Каира (Египет), 1100 мм2 для Акрры (Гана), 750 мм2 для Нур-Султана (Казахстан) и 450 мм2 для Флорианополиса (Бразилия).
• Исследователи также сравнили полученные результаты с ранее проведенными исследованиями в западных странах. Наиболее существенная разница связана «приготовлением пищи и еды», доля которой в общей суточной дозе колеблется от 8% до 14% в данном исследовании, что намного ниже, чем оценки для западных стран.
• Уровни экспозиции во время «транспорта» добровольцев из Египта и Казахстана были выше, чем в западных странах. В этих двух городах уровни экспозиции днем открытом воздухе были значительно выше, чем в западных странах. Эти данные подчеркивают важную роль качества наружного воздуха в общей экспозиции населения.
• В случае города Аккра высокая доза субмикронных частиц во время «сна и отдыха» может связана с использованием противомоскитных средств.
• Результаты для Флорианополиса (Бразилия) несколько отличались от результатов для других трех исследованных городов. Концентрации были в целом ниже, чем в трех других городах. Открыть/Комментировать

2022-03-19 11:48:14 Обзор технологий для снижения выбросов от угольных электростанций

В 2017 году в журнале наук о земле и климатических изменений опубликована статья, в которой был представлен обзор экологических проблем угольных электростанций и технологий для снижения выбросов.

Угольные электростанции, использующие современные технологии, в меньшей степени загрязняют окружающую среду, чем их предшественники, благодаря новым технологиям, фильтрующим дымовые газы. Однако, выбросы различных загрязняющих веществ по-прежнему остаются в несколько раз выше, чем у других электростанций, например, работающих на природном газе.

• Загрязняющие вещества образуются из серы и азота, содержащихся в угле. Азот преобразуется в газ NO2, а сера - в SO2, которые являются причиной выпадения кислотных дождей и образования рака легких. В современных печах с низким показателем NOx применяются передовые методы гидродинамики и термодинамики пламени для снижения температуры пламени, следовательно, уменьшаются выбросы NOx. NOx контролируется с помощью:
o систем селективного каталитического восстановления (SCR)
o и/или системы некаталитического восстановления (SNCR).
SCR является наиболее эффективным методом снижения выбросов NOx от 70% до 90%.

• Выбросы SO2 можно контролировать тремя способами:
1) смешивание топлива,
2) переход на топливо с более низким содержанием серы
3) удаление SO2 из дымовых газов.
Для удаления SO2 существует множество технологий. Среди этих технологий выделяются: мокрый способ десульфуризации дымовых газов (FGD), сухой способ десульфуризации дымовых газов. Эффективность удаления SO2, достигаемая известковым методом, составляет 98%.

• Выбросы ртути также могут быть ограничены с помощью технологии DSI и FGD. Приблизительно 95% ртути улавливается с помощью порошкообразного активированного угля (PAC).

• Взвешенные частицы, выбрасываемые угольными электростанциями, оказывают серьезное влияние на здоровье людей. Считается, что PM2.5 оказывают более вредное воздействие на здоровье, чем относительно крупные частицы.
Основным оборудованием в борьбе с выбросами PM являются:
o электростатические осадители (ESP)
o тканевые фильтры (FF)
o механические коллекторы (MC)
o скрубберы Вентури (VS).

Тканевой фильтр – это рукавный фильтр, улавливающий взвешенные частицы с помощью мелкоячеистых фильтров. Дымовые газы проходят через тканевые мешки и взвешенные частицы из отходящих газов накапливаются на поверхности мешков.

Электростатические осадители состоят из ряда параллельных и/или вертикально расположенных пластин, через которые пропускаются дымовые газы. Взвешенные частицы из летучей золы заряжаются под воздействием электрического поля, после чего происходит их сбор и удаление.

Преимущества тканевых фильтров заключаются в высокой эффективности сбора частиц, применяемости для широкого диапазона размеров частиц, высоком уровне надежности, устойчивости к изменениям потока, и по этим причинам тканевые фильтры предпочтительнее чем электростатические осадители.

Механические коллекторы (MC), так называемые циклонные сепараторы, работают под действием силы тяжести, инерции или центробежной силы. MC эффективны для PM размером более 20 микрон. Циклоны считаются низкоэффективными для улавливания частиц.

Из вышеизложенного следует, что для контроля выбросов и поддержания нормативных требований по выбросам различных загрязняющих веществ существуют следующие технологии: Селективное каталитическое восстановление (SCR), электростатические осадители (ESP), тканевые фильтры (FF), дусульфуризация дымовых газов (FGD), ввод сухого сорбента (DSI) и методы контроля ртути. Открыть/Комментировать

2022-03-16 10:10:00 Накопление тяжелых металлов в деревьях, расположенных в парке Керей и Жанибек ханов в городе Нур-Султан, Казахстан

В 2021 году в научном журнале «Journal of Forest Science» опубликована статья, в которой исследователи изучили накопление загрязнения тяжелых металлов Ni, Cd, Pb, Cr, Li, Co, Fe и Zn в пяти древесных породах, которые расположены в парке Керей и Жанибек ханов в Нур-Султане.

Выбросы загрязняющих веществ и осадки с тяжелыми металлами приводят к негативным эффектам как на химические, так и на биологические процессы в почвах и растениях. Загрязняющие вещества приводят к визуальному загрязнению растений, вызывают изменение и замедление физиологических и метаболических процессов с накоплением их на разных частях растения.
Поэтому мониторинг концентрации тяжелых металлов чрезвычайно важен.

Наряду с увеличением населения и плотности транспортных средств, транспортное загрязнение является потенциальной и важной проблемой для города Нур-Султан. Были исследованы три различные категории загрязнения от городского транспорта:
(i) сильное загрязнение (расстояние от главной дороги 10–15 м),
(ii) умеренное загрязнение (расстояние от боковой дороги 15–30 м)
(iii) низкое загрязнение (расстояние от источника 30–80 м)

Исследователи изучили 5 видов деревьев:
• ель европейская (Picea abies /L./ H. Karst.)
• ель голубая (Picea pungens Engelm.)
• сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.)
• лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb.)
• береза повислая (Betula pendula Roth).

Образцы листьев были отобраны конце вегетационного периода (ноябрь 2020 г.) и доставлены в Университет Кастамону для анализа Ni, Cd, Pb, Cr, Li, Co, Fe и Zn. Образцы были сгруппированы в первую очередь по типам деревьев и расстоянию от источника.

Результаты анализа образцов листьев. Было обнаружено, что накопление Ni, Cd, Pb, Cr, Li, Co, Fe и Zn представляет собой «сильное загрязнение».
• Накопление тяжелых металлов в 1,6–3,3 раза выше у деревьев, расположенных ближе к дороге.
• Значительные различия в количествах накопления Ni, Cd, Pb, Cr, Li, Co, Fe и Zn были установлены между тремя разными частями парка, подверженными разным уровням загрязнения.
• Примерно в 2 раза выше накопление Ni, 2,3 раза Cd, 3,3 раза Pb, 2,7 раза Co, 1,6 раза Zn на территории ближе к дороге, чем на участках парка, подверженных слабому загрязнению. Отложения Cd на участке с высоким уровнем загрязнения были выше у березы повислой, чем у сосны обыкновенной и ели европейской, а значения отложений Cr и Co были выше у ели европейской, чем у березы и сосны обыкновенной.
• Исследователи отмечают, что для более точной оценки воздействия загрязнения и принятия необходимых мер предосторожности, важно проводить наблюдения в течение длительного периода. Открыть/Комментировать