Кафедра “Экологии”

Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Естествознание и гуманизм» (2006 год, Том 3, выпуск 2), под редакцией проф., д.б.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника

Анализ процессов загрязнения воздушной среды жилых помещений и существующих способов нормализации ее состояния выявил недостаточную изученность ряда вопросов в этой области.  В жилых зданиях массовой застройки традиционно выполняется естественная вытяжная вентиляция. От эффективности работы вентиляции зависит качество воздуха, которым мы дышим. Недооценка влияния воздухообмена и качества наружного  воздуха на состояние воздушной среды жилых помещений приводит к существенному ухудшению проживающих в них людей. Поэтому в настоящее время обеспечение эколого-гигиенической безопасности жилых помещений с учетом внешних источников воздействия являются важнейшими задачами на территории Российской Федерации.
Неблагоприятные условия для рассеивания (зоны повышенного потенциала загрязнения атмосферы) создаются в Западной Сибири, в частности, и в Тюменской области. Город Тюмень не является исключением. Он занимает 2-е место в области по количеству выбросов от стационарных источников, из которых 7% от годового выброса приходятся на котельные на твердом и жидком топливе.
Для  оценки внешних источников воздействия наружного воздуха в городе и их влияния на качество воздуха в жилых помещениях были обследованы 9 котельных на разных видах топлива, приближенных к жилой зоне. Исследования проводились в 2-х административных округах: Центральном (историческая часть города) и Калининском (район железнодорожного вокзала).
В результате расчета (в программе “Котельные” фирмы “Интеграл”) было выяснено, что наибольший валовый выброс в атмосферу в районе железнодорожного вокзала приходится на источники, которые работают на твердом и жидком топливе. Так, для твердого топлива выброс по золе углей составляет свыше 80, по саже - около 70 т/год, для мазута - по SO2, СО около 60-70 т/год.  Источник, работающий на природном газе, выбрасывает значительное количество диоксида азота  25 т/год и оксида углерода  около  40 т/год. 
 В Центральном округе складывается несколько иная ситуация.  Здесь  валовый выброс от вышеперечисленных ингредиентов несколько ниже – около 10, 20 т/год.
Расчет рассеивания (в программе Эколог-ПРО) показал, что уровни приземных концентраций загрязняющих веществ от котельных, работающих на разных видах топлива, существенно отличаются. Так, для котельной, работающей на угле, преобладающими загрязнителями являются твердые частицы – сажа, зола углей, кратность от ПДКм.р. которых в приземном слое в расчетных точках (в местах расположения жилых домов) с учетом фона составляет 2,86 и 2,77 соответственно. В  выбросах котельных, работающих на газе,  присутствуют оксиды азота, причем максимально-приземная концентрация NO2 составляет 1,23-1,27ПДКм.р.. Для котельной  на мазуте - высоки концентрации по SO2 –1,5ПДКм.р. и твердым частицам мазутной золы в пересчете на ванадий - порядка 3ПДКм.р..
Наибольшее влияние испытывает район, где в качестве топлива используется уголь. Самые высокие концентрации  в контрольных точках с учетом фона выявлены по золе углей 2,68 ПДКм.р. и саже  3,28 ПДКм.р., а также по NO2 - 1,52 ПДКм.р.. 
В связи с этим может значительно ухудшиться  качество воздушной среды расположенных вблизи от источников жилых помещений за счет естественного проветривания и организованной естественной вентиляции.
С целью определения концентрации вредных веществ, с которыми воздух попадает в жилые помещения, и установления зависимостей, характеризующих изменение вредных ингредиентов по высоте фасада, были проведены натурные исследования на базе атмосферной лаборатории Центра санитарно-эпидемиологического надзора г. Тюмени.
Отбор проб проводился в таких точках застройки, которые характеризуют различные планировочные решения: у частного сектора (1-этажная), в точках - у пятиэтажных и девятиэтажных зданий. В каждой точке пробы воздуха в зависимости от планировки здания отбирались по высоте на уровнях 1,5 м  (зона дыхания человека), 7,5 и 15 м (половина здания), 15 и 30 м (уровень последнего этажа). Районы исследования: Калининский и Центральный округ соответствуют наиболее характерным планировочным решениям для жилой застройки.
Исследования были направлены на определение концентрации оксида углерода в наружном воздухе города, как одного из массовых компонентов продуктов неполного сгорания всех видов топлива. Отбор проб по угарному газу в наружном воздухе проводились при наиболее неблагоприятных условиях, соответствующих малым скоростям ветра (до 1-2 м/с) и с учетом розы ветров для подфакельного отбора от стационарных источников воздействия. Натурные исследования проводились в первых числах апреля 2006 года.
 Так, в районе железнодорожного вокзала подфакельный отбор при северном ветре показал превышение по угарному газу у жилых домов по ул. Большевиков от источника на мазуте -  локомотивного депо  станции Тюмень в  2 раза на расстоянии 300 м; 500 м – в 1,24 раза, 1000 м- в 0,8 раза от максимально-разовой концентрации.  В 9 этажном здании по ул. Волгоградская, 67  подфакельный отбор СО проводился на расстоянии 500 м от источника  при северном ветре  по высоте фасада здания на уровне 1,5 м- 2,02 ПДКм.р.,  7,5 м- 1,81ПДКм.р., 15 м- 1,55ПДКм.р. и  30 м- 1,08 ПДКм.р..
 Натурные исследования также проводились для Тюменского хлебозавода по Базинской,1 в Центральном округе. Наиболее характерными источниками выбросов данного предприятия являются работающие на каменном угле котельная и 2 печи. Подфакельный отбор был проведен здесь на высоте 1,5 м (зона дыхания), так как в этом районе сосредоточены частные постройки. Результаты замеров показали, что при северо-восточном ветре  на расстоянии 100 м  концентрация угарного газа превышает в 1,54ПДКм.р., а при  юго-восточном ветре у  окон первого жилого дома по                        ул.Запольной на расстоянии 100 м концентрация СО составляет 3 ПДКм.р.. На границе санитарно-защитной зоны на расстоянии 300 м при северно-восточном ветре  по ул. Волгоградской, 2-Г превышение составляет 1,5 ПДКм.р..              
В жилых помещениях в режиме проветривания отбор проб воздуха проводился по ул. Республики в 9-этажном здании Центрального округа: район ОАО “Станкостроительного завода” и интенсивного движения автотранспорта. Результаты замеров показали снижение концентрации угарного газа по этажам здания: на уровне 1,5 м- 2,5 ПДКм.р., 15 м –1,9 ПДКм.р.,  30 м – 1,35ПДК м.р..
Известно, что концентрации загрязняющего вещества в воздухе жилых помещений  при закрытых оконных конструкциях достигают 15 %  от концентрации на фасаде здания, в режиме проветривания – до 70 % [2]. Следовательно, по результатам натурных исследований в городе на различных уровнях фасада здания ожидаемое превышение от максимально-разовой концентрации по СО в режиме проветривания в воздушной среде жилых помещений будет составлять: 1 этаж- 2,1;  5 этаж-1,41; 9 этаж- 0,94.
 В результате проведенных исследований было выяснено, что наибольшее воздействие испытывает район железнодорожного вокзала от источников на жидком и твердом топливе: локомотивное депо ст. Тюмень и Дирекции по обслуживанию пассажиров. В Центральном округе зона воздействия от стационарных источников несколько ниже, самые высокие концентрация выявлены по твердым частицам и угарному газу от хлебозавода по ул. Базинской.
 Таким образом, при рассмотрении данных условий в жилых помещениях естественная вентиляция имеет ограниченную возможность регулирования качества воздушной среды помещений. В связи с этим необходимо предусматривать инженерные решения по обеспечению регулируемой вентиляции еще на предварительном этапе проектирование, делая оценку качества воздушной среды  с учетом внешних источников воздействия.
Для снижения выбросов от стационарных источников можно предложить: заменить твердое топливо на газ, установить дополнительные приборы контроля: датчики разряжения в топке и за котлом, пылегазоочистное оборудование (мокрые скрубберы, тканевые фильтры) или перенос источников воздействия за пределы жилой зоны.

Литература:
1. Качество воздуха в крупнейших городах России за 10 лет. Под ред. Безуглой Э.Ю. -Санкт-Петербург: ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ, 1999.-145 с.
2.Рябов С.Н. Разработка характеристик комплексной оценки экологической безопасности воздушной среды жилых помещений и мероприятия по ее обеспечению. Автореф. дисс. к.т.н. - Волгоград., 2005. - 19 с.