Проблеми при използването на обобщените изчисления на атмосферното замърсяване за нормиране и квоти
Алексейченко Т. Г.,
Ажиганич Т. Е.,
Антипин О. В.,
Софанков И. С.
Кузбаски екологичен център LLC, Кемерово, пр. Кузнецки, 14, e-mail: [email protected]
В България вече повече от 20 години функционира държавната система за управление на емисиите на замърсители в атмосферата от източници на атмосферно замърсяване (ИЗЗ) на промишлени предприятия [1, 2]. Целта на системата е да се постигне нормативно ниво на замърсяване на въздуха (ЗВ) на населените места чрез финансово и административно принуждаване на предприятията да прилагат атмосферни мерки за намаляване на емисиите. Системата за управление на емисиите на API се основава на обширна информационна база, включително стандарти за качество на Световната банка, параметри на емисиите на промишлени API, климатични параметри на територията, данни за наблюдение на атмосферното замърсяване и показатели за разходите. Събирането и използването на информация се основава на съответните разпоредби [1, 2, 3, 4], предназначени да осигурят еднаквост и сравнимост на данните не само за конкретен град, но и на федерално ниво.
Освен това извършването на такива изчисления спомага за повишаване на ефективността на работата на звената за държавен изпит. Това става възможно поради факта, че в процеса на разработване на консолидиран обем на MPE се създава компютърна банка от данни, която съдържа карта-схема на града с нанесени върху нея индустриални и жилищни зони, данни от инвентаризацията от ISA на всички предприятия, планове за действие (както дългосрочни, така и за периоди на NMU) и резултати от изчисления. Всичко това може да се използва допълнително за изчислениемониторинг на градското замърсяване на въздуха, изследване на строителството на нови предприятия, градоустройствени цели, биомедицински оценки и др.
Извършване на обобщени изчисления и стандартизация на емисиите за град Кемерово
В продължение на няколко години Кузбаският екологичен център извършва работа, насочена към извършване на обобщени изчисления на атмосферното замърсяване за градовете в Кемеровска област и използване на тези изчисления за нормализиране на емисиите. Към днешна дата са извършени консолидирани изчисления за градовете Белово (743 IZA и 60 ZV), Ленинск-Кузнецки (692 IZA и 93 ZV), Березовски (318 IZA и 52 ZV), Маринск (295 IZA и 52 ZV), Юрга (624 IZA и 77 ZV). Софтуерният пакет ERA се използва за изчисляване на максималните повърхностни концентрации, изграждане на карти на атмосферното замърсяване и необходимото намаляване на емисиите от всеки източник за всички замърсители, за да се постигнат стандартите за качество на AW (за повече подробности вижте www.logos-plus.ru). Резултатите от изчисленията на коефициентите за намаляване на замърсяването и емисиите показват, че като цяло в изброените градове основният проблем са множеството отоплителни котли, значителна част от които не са оборудвани с пречистватели.
В най-голяма степен са извършени работите по извършване на обобщени изчисления и стандартизация на емисиите за регионалния център на Кузбас - град Кемерово. Към днешна дата в изчисленията са взети предвид 181 промишлени предприятия (3500 IZA). В съответствие с OND-86 [4] с помощта на софтуерния пакет ERA са извършени обобщени изчисления на градското замърсяване на въздуха за всички замърсители (включени в инвентаризацията) (183 вещества) и формираните от тях групи за сумиране (21 групи). На първия етап, използвайки серия от тестови изчисления в процеса на взаимодействие с представители на предприятията, усъвършенстването икорекция на координатите и параметрите на API, списъка на замърсителите и групите за сумиране (GS) на еднопосочни вещества. След извършване на основните изчисления на замърсяването на въздуха в града беше идентифициран списък на замърсителите и HS, според който в жилищните райони и границите на санитарно-охранителната зона изчисленото замърсяване съответства на нормата и съществуващите емисии могат да бъдат препоръчани като МДГ. За 36 вещества и 20 сумационни групи в населени места или на границите на обединените санитарно-охранителни зони на промишлени центрове са нарушени нормите за чистота на атмосферния въздух. Пример за изчислена оценка на максималните земни концентрации на азотен диоксид е показан на фигура 1. За такива замърсители са направени изчисления за бъдещето, като се вземат предвид мерките, предложени от предприятията за намаляване на емисиите. Почти винаги обаче има редица замърсители, които продължават да надвишават ПДК дори след като се вземат предвид всички обещаващи мерки за защита на атмосферата. В резултат на това възниква задачата или да се разработят допълнителни мерки, или да се изчислят необходимите коефициенти на намаляване на емисиите за предприятията, установени от резултатите от обобщените изчисления.
За изчисляване на коефициентите на намаляване на емисиите за град Кемерово са използвани методи MNR-87 [7] и равни квоти [6]. За всеки отделен замърсител се дава предпочитание на метода, който позволява постигане на стандартно замърсяване с по-малко намаление на общите емисии в града като цяло. В същото време за всеки отделен замърсител, като се използва специална процедура на PK ERA, се избират всички изчислени точки в жилищни сгради и на границата на санитарно-охранителната зона, където изчислените концентрации надвишават ПДК (или 0,8 ПДК за специално защитени зони). Точките са подредени в низходящ ред. За избраните точки отново се извършва специално изчисление, по време на коетов низходящ ред, всички участници създават 95% от общата концентрация. След това се определят нормализиращите коефициенти, показващи нивото на намаляване на емисиите, необходимо за постигане на МДК. След това се извършва изчисление за проверка и, ако е необходимо, процедурата се повтаря до пълното достигане на ПДК (или 0,8 ПДК за специално защитени територии) във всички изчислени точки. Въз основа на намерените редукционни коефициенти за отделните замърсители се извършва изчисляването на атмосферното замърсяване за ТВ. Ако повърхностните концентрации за HS надвишават нивото от 1,0 или 0,8 (за специално защитени територии), тогава се изчисляват допълнителни редукционни коефициенти, които се разпределят между отделните замърсители, които формират групата за сумиране. В резултат на това се определя набор от градски API, без чието намаляване на емисиите (или въвеждането на други мерки) е невъзможно да се постигне стандартното ниво на замърсяване на въздуха. Предложенията за необходимите намаления на емисиите за всички предприятия се представят в териториалното поделение на Министерството на природните ресурси, което отговаря за определяне на ГДЕ и издаване на разрешителни за емисии.
Естествено, в процеса на извършване на такава сложна и обемна работа възникват редица проблеми, най-важните от които ще бъдат разгледани накратко по-долу.
Отчитане на приноса на МПС
За първи път в района на Кемерово обемът на МДГ за град Кемерово се опитва да вземе предвид приноса на емисиите от превозни средства за замърсяването на въздуха в града. За тази цел, въз основа на резултатите от експедиционни изследвания на състава и интензивността на транспортните потоци, емисиите на значителна част от пътищата са получени с помощта на техниката [7] и са изчислени възможните приноси към градското замърсяване на въздуха за периода на максимално натоварване на магистралите. Направените изчисления показват, че включването вСъставът на ISA на пътищата има много съществен принос за замърсяването на редица замърсители, отделяни от автомобилите. Освен това, за някои замърсители изчислените приноси на автомобилния транспорт към общото замърсяване значително надвишават максималните еднократни MPC, по-специално за азотен диоксид (до 10 MPC, вижте фигура 2) и въглероден оксид (до 3 MPC). Ако вземем предвид, че и двата замърсителя присъстват заедно в няколко ХС, тогава става очевидно, че отчитането на моторните превозни средства може значително да затегне изискванията за стандартите за емисии за стационарни промишлени предприятия.
Регулиране на емисиите от енергийни предприятия
Принос на основните предприятия на град Кемерово към общите брутни емисии в града
| Име на фирмата | % принос |
| Кемеровска ГРЕС | 29,855% |
| ТЕЦ Ново-Кемерово | 28,604% |
| АД "Азот" | 11,844% |
| ОАО Кокс | 6,022% |
| Клон на OAO Coal Company Kuzbassrazrezugol | 5,707% |
| ТЕЦ Кемерово | 3,139% |
Сравнение на изчисленията с данните от наблюденията
Указанията за провеждане на обобщени изчисления на атмосферното замърсяване [5] предвиждат етапа на сравняване на резултатите от изчисленията с данните от наблюдения, извършени на стационарни постове на Росхидромет. В град Кемерово, за разлика от градовете на Кузбас, където по-рано бяха извършени консолидирани изчисления, има 8 стационарни поста, където се извършват измервания за 24 замърсители, както основни, така и специфични. По-специално, наблюденията върху азотния диоксид се извършват на 6 поста. Резултатите от сравнението на изчисленията и измерванията са представени на фигура 4. Разглеждайки фигурата,доста трудно е да се каже как да се класифицира съответствието между изчислените и измерените концентрации. Следователно е необходимо да разберем какво смятаме и с какви характеристики на измерванията трябва да се сравни изчислението.
Тъй като основната задача на обобщения обем за град Кемерово е да се установи MPE за промишлени API, базата данни съдържа информация за стойностите на емисиите от предприятията през периодите на тяхното максимално регулаторно натоварване и превозните средства - по време на деня с най-интензивен трафик. Изчислителният метод OND-86 е насочен към изчисляване на еднократни (осреднени за 20 минути) концентрации за нормални (доста често възникващи) неблагоприятни метеорологични условия. И за да съвпаднат изчисленията с измерванията на концентрациите, е необходимо да се комбинират максималните емисии на всички API с прилагането на нормалните неблагоприятни условия за разпространение на примеси (които не са най-неблагоприятните), включени в модела [4]. Ясно е, че в мащабите на целия град подобна еднократна комбинация е практически невъзможна. Следователно стойностите на изчислените концентрации във всяка точка от територията на града, получени в процеса на обобщени изчисления, трябва (с достатъчно пълна и правилна спецификация на емисиите) да се разглеждат като горни оценки на възможните стойности на повърхностни единични концентрации, измерени в същата точка при нормални метеорологични условия. Като цяло се счита, че техниката изчислява максималната повърхностна концентрация, вероятността за превишаване на която е не повече от 2% [8]. Въз основа на данните от измерванията се изгражда разпределение на постовете и от него се определя концентрацията, вероятността за превишаване на която е 5% (показана на фигура 4 като 5% максимум). Що се отнася до абсолютния измерен максимум (Фигура 4), първо, той може да съдържа случайна грешка при наблюдение и второ, може да уловикраткосрочно увеличение на емисиите от близки източници; и накрая, този максимум (и най-близките до него стойности) почти винаги се отнася до аномални неблагоприятни метеорологични условия (спокойна, повишена инверсия) [8, 9]. Такива метеорологични условия не се вписват в рамките на стационарни модели от типа [4], причиняват ефекта на натрупване на замърсители в повърхностния слой на атмосферата и в резултат на това повишени повърхностни концентрации. От всичко по-горе следва, че сравнението на изчисленията съгласно OND-86 и измерванията на стационарни постове на Roshydromet може да се счита за задоволително, ако изчислената концентрация е между 5% квантил на разпределението и абсолютния максимум. По този начин резултатите, показани на фигура 4, могат да се считат за приемливи, а пълнотата на инвентаризацията и изчисленията на максималните земни концентрации за азотен диоксид са доста пълни и подходящи за стандартизиране на емисиите. За съжаление картината на сравнението на изчислените и измерените концентрации не показва задоволително съответствие за всички замърсители. Никъде в регулаторните документи обаче не е въпросът за процедурата за сравняване на изчислените и измерените показатели за замърсяване, кое сравнение може да се счита за задоволително и най-важното, как трябва да действат разработчиците на обобщените изчисления и стандартите за МДГ, ако тези данни не съвпадат значително.
Квота
Материалите, получени в процеса на разработване на консолидиран том за град Кемерово, представляват достатъчен набор от изходни данни за изчисляване на квотните полета на концентрация (CQF) [1, 5] за всички промишлени предприятия в Кемерово. Въпреки това, преди окончателните изчисления на PKK, методическите указания [5] предвиждат етапа на одобрение на проектоквотите от представители на взаимно влияещи се предприятия спроверка на резултатите от съгласуването за съответствие с хигиенните критерии за качество на въздуха чрез допълнителни сумирани изчисления на замърсяването на въздуха. Към настоящия момент, в допълнение към резултатите, съдържащи се в представения том, са получени списъци на взаимно влияещи се предприятия и източници за всеки замърсител (с наднормено ПДК). Въпреки това нормативните документи, регулиращи процедурата за квота на ниво отношения предприятие-предприятие и предприятие-надзорен орган, в момента нямат подходящата правна сигурност, което забавя разработчиците на обема на МПЕ, които в момента са готови за научна, методологична и изчислителна подкрепа за процеса на координиране на ПКК.