Демонстрационный пример расчета загрязнения воздуха в г. Подольске от двух предприятий.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Таблицы

Рисунки

Работа рассматривалась как имеющая в первую очередь методический характер. Поэтому выводы относятся к методике расчета, с тем, чтобы их можно было использовать и в других подобных работах. Все расчеты проводились с помощью программного комплекса EHIPS, разработанного в ИКИ РАН.

Исходные данные и методика

Картосхемы, использованные в работе, взяты с сайтов свободного доступа в Интернете. Использованы также детальные планы и схемы города и территории предприятий. Городская территория была разбита на участки согласно расположению жилых массивов, санитарно-защитной зоны предприятий и окружающей ее части города.

Рисунок 1 Карта г. Подольска, использованная в работе, с условными наименованиями территорий, на которые был разделен город для целей данной работы.

Было использовано 2 расчетных сетки: детальная, покрывающая территорию предприятий и ее ближние окрестности, и крупная, покрывающая весь город, но с худшим пространственным разрешением.

Рисунок 2 Клетки мелкой расчетной сетки.

Рисунок 3 Клетки крупной расчетной сетки.

Приняты следующие данные по предельно допустимым концентрациям (максимально разовым и среднесуточным). Они соответствуют цифрам, использованным в официальных расчетах ПДВ предприятия.

Таблица 1 ПДК, принятые в качестве референтных уровней для сравнения с модельными концентрациями, мг/м3

Вещество ПДК м.р. или ОБУВ ПДК с.с.
Азота диоксид 0,085 0,04
Серы диоксид 0,5 0,05
Кремния диоксид 0,02  
Ортофосфорная кислота 0,02  
Ксилол 0,2 0,2
Трикрезол 0,005  
Диметилформамид 0,03 0,03
N-метилпирролидин 0,3  

В части, посвященной расчету риска, использованы другие показатели токсичности веществ. Для аэрозолей это дополнительная смертность на 1000 человек населения в год, рассчитанная по соответствующему показателю для 10-микронной фракции взвешенных частиц, считая ее равной 0,55 от общей концентрации аэрозолей. Для остальных веществ (а также для тех аэрозолей, для которых этот показатель определен) это индекс опасности, рассчитанный как отношение к соответствующей референтной концентрации, рекомендуемой EPA. Эти данные сведены в следующую таблицу.

Таблица 2 Референтные уровни для оценки риска.

Вещество Дополнительная смертность на 1 мг/м3 Референтная концентрация RFC
Азота диоксид   0,04
Серы диоксид   0,08
Кремния диоксид 0,0041  
Ортофосфорная кислота   0,01
Ксилол   0,3
Трикрезол   0,004
Диметилформамид   0,03
N-метилпирролидин    

Для некоторых веществ, как видно, нет общепризнанных коэффициентов токсичности, которые можно было бы использовать при оценке риска. Но эти вещества не являются доминирующими для рассматриваемых предприятий, и мы сочли возможным их опустить при расчете риска, ограничившись их учетом только в расчетах концентраций.

Точная оценка ожидаемой дополнительной смертности по всему городу невозможна, т.к. мы не располагали детализацией численности населения по территориям внутри города, которая позволила бы рассчитать риски по угрожаемым территориям. Сделана приближенная оценка на основе полной численности населения города. Полная численность населения города была принята равной 195 000 по состоянию на 2000 г. EHIPS позволяет проводить расчет риска согласно рекомендациям EPA - с детальным заданием сценариев экспозиции по территориям и группам населениям, учетом дозовой нагрузки и т.д. Однако в данной работе для этого не было исходных данных.

Расчет проводился по методике, положенной в основу ОНД-86, с дополнениями, описанными в книге [М.Е.Берлянд. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. Гидрометеоиздат. Л., 1975]. Эти дополнения позволяют учесть текущую температуру воздуха, скорость и направление ветра (но не текущую устойчивость атмосферы и высоту инверсии). Метеоданные имелись на период сентябрь 2001 – сентябрь 2002 г. с интервалом в 3 часа. Расчеты средних значений велись в двух вариантах – в одном не учитывались нулевые значения, которые получались, когда ветер дул в сторону от расчетной точки, в другом – учитывались. Второй вариант более корректен с формальной точки зрения, но практика показывает, что он хуже соответствует усреднению данных прямых измерений – возможно, за счет неучета фоновых концентраций. Он рассмотрен в конце данной работы.

Таблица 3 Схема цветокодирования, использованная на приводимых ниже картах. Минимальное значение – фиолетовый цвет, максимальное – красный. Между ними цветокод линеен по значению. Черный цвет – значения ниже установленного минимума. Белый цвет – значения выше установленного максимума, либо «нет данных».

Палитра Палитра Палитра Палитра Палитра Палитра Палитра Палитра Палитра Палитра Палитра Палитра Палитра Палитра

Среднегодовые значения

Далее приводятся результаты расчета модельных концентраций в наиболее агрегированной форме. Они даны как в естественных единицах, так и по отношению к ПДК м.р. или ОБУВ. Мы не использовали ПДК с.с., поскольку этой величины нет для наиболее важного загрязнителя – трикрезола.

Таблица 4 Среднегодовые концентрации в среднем по зонам города, мг/м3

  Диоксид азота Диоксид серы Фосфорная кислота Диоксид кремния Ксилол Трикрезол N метил пирролидон Диметил формамид
Город 0.0003809 0.002244 0.0001014 0.000239 0.0001481 0.0003471 0.0001176 3.58910-5
СЗЗ 0.0006189 0.003612 0.0003312 0.0007945 0.0006461 0.0008598 0.0003586 0.0001048
Ближний район 0.0008682 0.005118 0.0001883 0.0003882 0.0003072 0.000972 0.0002902 9.36110-5
Добрятино 0.000496 0.002917 8.28810-5 0.000181 0.0002243 0.0008371 0.0002466 7.55110-5
Южный район 0.0003432 0.002026 0.0001273 0.0003265 7.85610-5 0.0001766 6.69710-5 2.03210-5
Красная горка 0.0002754 0.001629 6.02910-5 0.0001474 5.71610-5 0.0001349 5.05710-5 1.48310-5
Ерино 0.0001513 0.0008989 2.1810-5 4.94910-5 2.10810-5 4.57910-5 1.59610-5 4.83910-6
Володарского 0.0001331 0.0007901 2.30210-5 5.5710-5 2.07210-5 4.33310-5 1.54510-5 4.69210-6
Промышленный район 0.0002257 0.001332 6.82810-5 0.0001811 4.510-5 0.0001044 3.92110-5 1.15810-5
Жилой район 0.0001311 0.0007779 2.31110-5 5.59510-5 1.89510-5 4.28810-5 1.50510-5 4.56210-6
Периферия 0.0006531 0.003853 6.92410-5 0.0001414 0.0001108 0.0003784 0.0001063 3.45310-5
Центр 0.0002936 0.001727 0.0001199 0.0003081 9.91610-5 0.0002226 8.88410-5 2.54410-5

Таблица 5 Среднегодовые концентрации в среднем по зонам города – отношение к ПДК м.р. или ОБУВ

  Диоксид азота Диоксид серы Фосфорная кислота Диоксид кремния Ксилол Трикрезол N метил пирролидон Диметил формамид
СЗЗ 0.007282 0.007225 0.01656 0.03972 0.003231 0.172 0.001195 0.003495
Ближний район 0.01021 0.01024 0.009415 0.01941 0.001536 0.1944 0.0009675 0.00312
Добрятино 0.005835 0.005835 0.004144 0.009048 0.001121 0.1674 0.0008221 0.002517
Южный район 0.004038 0.004052 0.006364 0.01632 0.0003928 0.03532 0.0002232 0.0006774
Красная горка 0.00324 0.003258 0.003015 0.00737 0.0002858 0.02698 0.0001686 0.0004942
Ерино 0.00178 0.001798 0.00109 0.002474 0.0001054 0.009158 5.32110-5 0.0001613
Володарского 0.001566 0.00158 0.001151 0.002785 0.0001036 0.008666 5.1510-5 0.0001564
Промышленный район 0.002655 0.002665 0.003414 0.009053 0.000225 0.02088 0.0001307 0.0003861
Жилой район 0.001542 0.001556 0.001155 0.002797 9.47610-5 0.008577 5.01810-5 0.0001521
Периферия 0.007684 0.007707 0.003462 0.007068 0.0005542 0.07568 0.0003542 0.001151
Центр 0.003454 0.003454 0.005994 0.0154 0.0004958 0.04452 0.0002961 0.000848

Вывод: среднегодовые концентрации в среднем по зоне не представляют опасности даже для наиболее загрязненной зоны СЗЗ. Однако это само по себе не значит, что в отдельных точках зоны не может быть опасности.

Для определения наличия среднегодовой опасности в отдельных клетках построены карты среднегодовых концентраций по каждому загрязнителю. Они нормированы на 0,1 или 0,2 ПДК с.с. или ОБУВ, а для загрязнителей с очень малыми концентрациями – на 0,01 или 0,02 ПДК с.с. или ОБУВ. Для трикрезола, у которого наибольшие относительные концентрации, принята нормировка на ПДК м.р. То же для загрязнителей, у которых нет ПДК с.с.

Рисунок 4 Среднегодовые концентрации диоксида азота. Максимум – красный цвет – равен 0,1 ПДК с.с. Рисунок 5 То же, на сетке из крупных клеток
Рисунок 6 Среднегодовые концентрации диоксида серы. Максимум – красный цвет – равен 0,2 ПДК с.с., белый цвет – превышение этого значения. Рисунок 7 То же, на сетке из крупных клеток

Рисунок 8 Среднегодовые концентрации ортофосфорной кислоты. Максимум – красный цвет – равен 0,02 ОБУВ. Рисунок 9 Среднегодовые концентрации двуокиси кремния. Максимум – красный цвет – равен 0,1 ОБУВ.

Рисунок 10 Среднегодовые концентрации ксилола. Максимум – красный цвет – равен 0,01 ОБУВ.

Рисунок 11 Среднегодовые концентрации трикрезола. Максимум – красный цвет – равен ПДК м.р.

Рисунок 12 Среднегодовые концентрации трикрезола. Максимум – красный цвет – равен ПДК м.р. То же, что на предыдущем рисунке, на детальной сетке.

Рисунок 13 Среднегодовые концентрации N-метилпирролидона. Максимум – красный цвет – равен 0,01 ПДК м.р. Рисунок 14 Среднегодовые концентрации метилформамида. Максимум – красный цвет – равен 0,01 ПДК с.с.

Выводы.

  1. Сделанный выше вывод об отсутствии среднегодовой опасности справедлив и для каждой точки всех зон, включая СЗЗ, за исключением одной точки, в которой концентрация трикрезола незначительно превышает ПДК м.р. При этом для тех загрязнителей, для которых имеются ПДК с.с., использовались именно они, а для остальных – ПДК м.р.
  2. Наиболее опасный загрязнитель – трикрезол, за ним с большим отрывом идет диоксид серы. Поэтому в дальнейшем мы и сосредоточимся на этих двух веществах.
  3. Ситуацию по трикрезолу невозможно корректно рассмотреть, беря только среднегодовые значения, поскольку единственное нормативное значение для него – максимально разовое. Поэтому следует рассмотреть меньшие временные интервалы, для которых ПДК м.р. можно применять с меньшей натяжкой, – дни и отдельные часы.
Дальнейший анализ сосредоточен на малых временных интервалах: от суток до трех часов - минимального интервала между метеоданными, т.е. между моментами моделирования. Последние результаты мы будем для краткости именовать почасовыми.

Максимальные среднесуточные значения: пространственный разрез

В разных клетках в течение года достигаются разные максимальные значения концентрации. Для характеристики этого вида опасности в среднем по зоне, ниже приводятся значения максимумов отдельных клеток, усредненные в пределах каждой зоны. Т.е. сначала для каждой клетки находился годичный максимум среднесуточных концентраций, а потом эта величина усреднялась по клеткам, лежащим в каждой зоне.

В тех случаях, когда значение в клетке таблицы превышает порог опасности (ПДК с.с. или ПДК м.р., в зависимости от используемой схемы агрегации по времени), оно выделяется цветокодом: зеленым – значения относительного превышения от 1 до 2, желтым – от 2 до 5, красным – свыше 5.

Таблица 6 Годовой максимум среднесуточных концентраций в клетке, усредненный по зонам города, мг/м3

  Диоксид азота Диоксид серы Фосфорная кислота Диоксид кремния Ксилол Трикрезол N метил пирролидон Диметил формамид
Город 0.005638 0.03314 0.001826 0.003702 0.002058 0.004445 0.00178 0.000546
СЗЗ 0.009003 0.05268 0.004606 0.009234 0.008037 0.01008 0.004986 0.001529
Ближний район 0.008717 0.05108 0.002322 0.004024 0.002795 0.008209 0.002979 0.000977
Добрятино 0.009176 0.05382 0.001457 0.002731 0.003707 0.01049 0.00422 0.001283
Южный район 0.005498 0.03242 0.002525 0.005561 0.001459 0.003067 0.001198 0.0003607
Красная горка 0.005199 0.0305 0.001499 0.003399 0.001199 0.003271 0.00123 0.0003605
Ерино 0.003191 0.01883 0.0006068 0.001044 0.0005147 0.00113 0.0004011 0.0001206
Володарского 0.002792 0.01662 0.0006829 0.001604 0.000519 0.001142 0.0004127 0.0001256
Промышленный район 0.004168 0.02462 0.001926 0.003962 0.0008813 0.00197 0.0007355 0.0002205
Жилой район 0.00249 0.01477 0.000749 0.001179 0.0003698 0.0007875 0.0002721 8.36410-5
Периферия 0.005585 0.03284 0.0008367 0.001379 0.001058 0.003431 0.0009843 0.0003273
Центр 0.006204 0.03637 0.00288 0.006608 0.002099 0.00532 0.002159 0.0006182
Для сравнения приводим те же данные, отнесенные к величине ПДК м.р. или ОБУВ для соответствующего загрязнителя.

Таблица 7 Годовой максимум среднесуточных концентраций в клетке, усредненный по зонам города, по отношению к ПДК м.р. или ОБУВ.

  Диоксид азота Диоксид серы Фосфорная кислота Диоксид кремния Ксилол Трикрезол N метил пирролидон Диметил формамид
Город 0.06633 0.06628 0.09132 0.1851 0.01029 0.8889 0.005932 0.0182
СЗЗ 0.1059 0.1054 0.2303 0.4617 0.04018 2.015 0.01662 0.05096
Ближний район 0.1026 0.1022 0.1161 0.2012 0.01398 1.642 0.009928 0.03257
Добрятино 0.108 0.1076 0.07283 0.1365 0.01853 2.097 0.01407 0.04276
Южный район 0.06468 0.06484 0.1262 0.2781 0.007295 0.6134 0.003993 0.01202
Красная горка 0.06117 0.061 0.07495 0.1699 0.005997 0.6541 0.004099 0.01202
Ерино 0.03754 0.03766 0.03034 0.05221 0.002573 0.2261 0.001337 0.004021
Володарского 0.03285 0.03325 0.03415 0.08019 0.002595 0.2283 0.001376 0.004187
Промышленный район 0.04903 0.04925 0.09631 0.1981 0.004406 0.394 0.002452 0.00735
Жилой район 0.02929 0.02953 0.03745 0.05896 0.001849 0.1575 0.000907 0.002788
Периферия 0.0657 0.06567 0.04184 0.06895 0.005289 0.6862 0.003281 0.01091
Центр 0.07299 0.07274 0.144 0.3304 0.01049 1.064 0.007198 0.02061

Ниже соответствующие результаты приведены в графической форме. Для сравнения рядом также приведены и среднегодовые значения, которые уже обсуждались выше. Видно, что, за исключением разницы примерно на порядок, среднегодовые и максимальные суточные значения имеют один и тот же паттерн как по территориям, так и по загрязнителям.

Рисунок 15 Годовые средние по зонам города, мг/м3 Рисунок 16 Годовой максимум среднесуточных концентраций в клетке, усредненный по зонам города, мг/м3

Ниже дана та же информация, отнесенная к ПДК с.с., для тех загрязнителей, у которых этот параметр определен.

Таблица 8 Годовой максимум среднесуточных концентраций в клетке, усредненный по зонам города, по отношению к ПДК с.с.

  Диоксид азота Диоксид серы Ксилол Диметил формамид
СЗЗ 0.2251 1.054 0.04018 0.05096
Ближний район 0.2179 1.022 0.01398 0.03257
Добрятино 0.2294 1.076 0.01853 0.04276
Южный район 0.1374 0.6484 0.007295 0.01202
Красная горка 0.13 0.61 0.005997 0.01202
Ерино 0.07977 0.3766 0.002573 0.004021
Володарского 0.0698 0.3325 0.002595 0.004187
Промышленный район 0.1042 0.4925 0.004406 0.00735
Жилой район 0.06224 0.2953 0.001849 0.002788
Периферия 0.1396 0.6567 0.005289 0.01091
Центр 0.1551 0.7274 0.01049 0.02061

Выводы относительно средних по зонам максимумов среднесуточных концентраций.

  1. Как внутри СЗЗ, так и в довольно большой ее окрестности имеется значительное превышение максимумом среднесуточных концентраций ПДК м.р. по трикрезолу и незначительное превышение ПДК с.с. по диоксиду серы. По остальным загрязнителям нет опасности ни по какой зоне, взятой как целое.
  2. Необходимо более детально рассмотреть структуру расчетных концентраций в пространстве и времени. Дело в том, что в пространственном разрезе речь идет о среднем значении по зоне, т.е. о превышении нормативной концентрации в зоне в целом, а не в какой-то отдельной ее точке, что, конечно, серьезно. С другой стороны, во временном разрезе речь идет, возможно, всего об 1-2 днях в год, что, снижает опасность.
Таким образом, наряду с рассмотренным выше разрезом данных (максимум по времени, усреднение в пространстве), мы рассмотрим те же данные сначала в детализации по пространству (сохраняя максимизацию по времени), а затем в детализации и по пространству, и по времени.

Приводимые ниже карты детализируют по клеткам ту информацию, которая выше была приведена в среднем по зонам. Для экономии места карты приводятся только для наиболее опасных загрязнителей. Максимум, приводимый в подписях, относится к цветовой нормировке, а значения концентраций в некоторых клетках могут быть и больше. Тогда они изображаются белым цветом.

Рисунок 17 Годовой максимум среднесуточных концентраций диоксида серы. Максимум – красный цвет – равен 2 ПДК с.с.

Рисунок 18 То же на крупной сетке. Максимум – красный цвет – равен ПДК с.с.

Рисунок 19 То же, средние значения по зонам. Максимум – красный цвет – незначительно превышает ПДК с.с.

Рисунок 20 Годовой максимум среднесуточных концентраций трикрезола. Максимум – красный цвет – равен 6 ПДК м.р.

Рисунок 21 То же, крупная сетка. Максимум – красный цвет – равен ПДК м.р.

Рисунок 22 Годовой максимум среднесуточных концентраций диоксида кремния. Максимум – красный цвет – равен ОБУВ.

Рисунок 23 Годовой максимум среднесуточных концентраций ортофосфорной кислоты. Максимум – красный цвет – равен 0,5 ОБУВ.

Выводы.

  1. Естественно, детализация по клеткам приводит к тому, что появляются клетки с опасными концентрациями даже там, где в среднем по зоне опасности нет. По диоксиду серы такие клетки появились внутри в целом безопасной зоны «Центр», по трикрезолу – внутри зоны «Периферия».
  2. По двум другим наиболее опасным загрязнителям пространственная детализация не привела к появлению опасных клеток: как зоны в целом, так и отдельные клетки остаются безопасными.

Временной разрез: 95% квантиль почасовых значений

Теперь перейдем к максимуму почасовых концентраций, который естественно сопоставляется ПДК м.р. Поскольку абсолютный максимум в клетке в течение года – величина, зависящая от деталей метеоданных и применявшихся методов расчета, то будем характеризовать максимум 95% квантилем годовой гистограммы почасовых концентраций. Значения выше этой величины – «хвост» гистограммы – составляют 5% всего объема данных. В «хороших» гистограммах (без выскакивающих значений и т.п.) абсолютный максимум, как правило, всего на несколько десятков процентов больше, чем 95% квантиль.

Этот подход дает возможность «плавно» перейти от наихудших концентраций, используемых при расчете СЗЗ, к характеристикам, напрямую связанным с риском для здоровья населения. Для этого необходимо проверять возможное превышение порога опасности во всем диапазоне агрегации по времени – от почасовых значений до среднегодовых.

Таблица 9 Значения 95% квантиля годовых гистограмм почасовых концентраций, мг/м3.

  Диоксид азота Диоксид серы Фосфорная кислота Диоксид кремния Ксилол Трикрезол N метил пирролидон Диметил формамид
СЗЗ 0.01042 0.06323 0.007159 0.01281 0.009448 0.01745 0.007245 0.002356
Ближний район 0.01022 0.06009 0.003106 0.005271 0.003227 0.006207 0.002155 0.0007162
Добрятино 0.01241 0.06929 0.00265 0.004936 0.005007 0.005279 0.001782 0.0005871
Южный район 0.007614 0.04477 0.004672 0.008535 0.002244 0.01187 0.005719 0.001704
Красная горка 0.006542 0.03733 0.001633 0.003804 0.001519 0.004375 0.001688 0.000515
Ерино 0.003914 0.024 0.0007 0.001486 0.0006729 0.001914 0.0006714 0.0002014
Володарского 0.004 0.0245 0.0006125 0.002038 0.0007587 0.002763 0.0009638 0.0002825
Промышленный район 0.007049 0.04131 0.003102 0.006571 0.001637 0.01053 0.004386 0.001262
Жилой район 0.004733 0.028 0.0009333 0.002148 0.0007833 0.002933 0.001078 0.0003267
Периферия 0.008283 0.04779 0.0009414 0.00209 0.001449 0.002452 0.0007562 0.0002486
Центр 0.008033 0.04636 0.003997 0.008622 0.002613 0.0118 0.005349 0.001526

Таблица 10 Значения 95% квантиля годовых гистограмм почасовых концентраций, отношение к ПДК м.р. или к ОБУВ.

  Диоксид азота Диоксид серы Фосфорная кислота Диоксид кремния Ксилол Трикрезол N метил пирролидон Диметил формамид
СЗЗ 0.1226 0.1265 0.3579 0.6404 0.04724 3.491 0.02415 0.07853
Ближний район 0.1202 0.1202 0.1553 0.2635 0.01613 1.241 0.007184 0.02387
Добрятино 0.146 0.1386 0.1325 0.2468 0.02504 1.056 0.00594 0.01957
Южный район 0.08958 0.08953 0.2336 0.4267 0.01122 2.373 0.01906 0.05679
Красная горка 0.07696 0.07467 0.08167 0.1902 0.007596 0.875 0.005628 0.01717
Ерино 0.04605 0.048 0.035 0.07429 0.003364 0.3829 0.002238 0.006714
Володарского 0.04706 0.049 0.03063 0.1019 0.003794 0.5525 0.003213 0.009417
Промышленный район 0.08293 0.08263 0.1551 0.3285 0.008186 2.105 0.01462 0.04207
Жилой район 0.05569 0.056 0.04667 0.1074 0.003917 0.5867 0.003593 0.01089
Периферия 0.09744 0.09559 0.04707 0.1045 0.007245 0.4903 0.002521 0.008287
Центр 0.09451 0.09272 0.1999 0.4311 0.01307 2.359 0.01783 0.05088

Выводы.

  1. Трикрезол сохраняет значительное превышение норматива в среднем по зоне, а диоксид серы, в отличие от максимума среднесуточных, рассмотренного выше, значительно меньше норматива. Это связано с переходом от ПДК с.с. выше к ПДК м.р. здесь.
  2. Для таких веществ, как ортофосфорная кислота и диоксид азота значения достаточно близко подходят к порогу, так что имеет смысл учесть их совокупное воздействие, которое может превысить порог. Это делается ниже, при оценке интегрального риска от всех загрязнителей.

Далее рассмотрим пространственное распределение 95% квантиля, чтобы выяснить, не появляется ли превышение ПДК м.р. по отдельным загрязнителям в отдельных клетках.

Рисунок 24 Карта 95% квантиля почасовых значений для диоксида серы. Максимум – красный цвет – равен 0,2 ПДК м.р.

Рисунок 25 Карта 95% квантиля почасовых значений для диоксида кремния. Максимум – красный цвет – равен ОБУВ.

Рисунок 26 Карта 95% квантиля почасовых значений для ортофосфорной кислоты. Максимум – красный цвет – равен 0,5 ОБУВ.

Вывод. По диоксиду серы и ортофосфорной кислоте превышения порога нет не только в среднем по зонам, но и в отдельных клетках. По диоксиду кремния в одной клетке внутри СЗЗ 95% квантиль превышает ОБУВ.

Расчет рисков

Мы рассматриваем два варианта значений риска, в зависимости от того, по какому типу концентраций они рассчитаны. Первый – риски по среднегодовым концентрациям, второй – по максимуму среднесуточных концентраций за год.

Среднегодовые значения

Следующие таблицы дают наиболее интегральное представление риска.

Таблица 11 Индекс риска по EPA, рассчитанный на основе среднегодовых концентраций.

  Все вещества Диоксид азота Диоксид серы Фосфорная кислота Ксилол Трикрезол Диметил формамид
Город 0.2179 0.0145 0.04272 0.02104 0.0007544 0.137 0.001888
СЗЗ 0.4953 0.02222 0.06478 0.06195 0.00323 0.3376 0.005503
Ближний район 0.5137 0.02971 0.08755 0.03448 0.00146 0.356 0.004555
Добрятино 0.4561 0.01972 0.05799 0.01987 0.001217 0.3531 0.004212
Южный район 0.1562 0.01336 0.03941 0.03189 0.0004094 0.07007 0.001076
Красная горка 0.1222 0.01201 0.0355 0.01341 0.0003311 0.06005 0.0008848
Ерино 0.05268 0.006687 0.01987 0.005676 0.0001207 0.02004 0.0002839
Володарского 0.04351 0.005371 0.01594 0.004609 0.0001069 0.01723 0.0002471
Промышленный район 0.09933 0.009655 0.02849 0.01542 0.0002499 0.04485 0.0006628
Жилой район 0.04752 0.005792 0.01718 0.005344 0.0001072 0.01883 0.0002665
Периферия 0.2416 0.02299 0.06782 0.0129 0.0005233 0.1357 0.001652
Центр 0.1685 0.01203 0.03539 0.02594 0.0005434 0.09313 0.001424

Таблица 12 Дополнительная смертность в среднем по зонам, рассчитанная на основе среднегодовых концентраций.

  Все вещества Диоксид кремния
Город 0.09474 0.09474
СЗЗ 0.2995 0.2995
Ближний район 0.1394 0.1394
Добрятино 0.07544 0.07544
Южный район 0.1303 0.1303
Красная горка 0.06392 0.06392
Ерино 0.02265 0.02265
Володарского 0.02228 0.02228
Промышленный район 0.077 0.077
Жилой район 0.02399 0.02399
Периферия 0.05057 0.05057
Центр 0.1371 0.1371

В отличие от концентраций, пространственное распределение риска по мелким клеткам не имеет особого значения. Мы будем рассматривать риск в основном в разбивке по зонам.

Рисунок 27 Дополнительная смертность в среднем по зонам. Максимум – красный цвет – 0,3 случая на 1000.

Рисунок 28 Индекс риска по EPA, интегрально по всем веществам. Максимум – красный цвет – 2. Белая клетка – превышение этого значения. Желтые клетки – превышение значения 1.

Выводы.

  1. Среднегодовой индекс риска формируется в основном за счет трикрезола. Интегральный индекс по всем веществам ни в одной зоне не доходит до единичного порога, но доходит в отдельных клетках. Эти клетки расположены вокруг стыка санитарно-защитных зон рассматриваемых предприятий.
  2. Если считать население города равномерно распределенным по следующим территориям: Центр, Жилой район, Красная горка, и пренебречь населением территорий Добрятино, Володарского, Ближний район и прочих (судя по карте, оно незначительно), получим ожидаемую дополнительную смертность 14 случаев в год. Она формируется только за счет диоксида кремния. Учет отброшенных районов должен несколько повысить эту цифру, т.к. индекс риска на них в целом больше, чем на учтенных.

Максимальные среднесуточные значения

Для полноты представления данных мы приводим значения не только индекса риска, но и дополнительной смертности, рассчитанной по годовому максимуму среднесуточных значений. Поскольку дополнительная смертность, рассматриваемая в данной работе, формируется по долговременному механизму, расчет по максимуму среднесуточных концентраций не имеет для нее прямого физического смысла, но позволяет оценить временной механизм формирования среднегодовых значений. Такую дополнительную смертность можно назвать условной, поскольку она как бы предполагает, что имеет место пожизненная экспозиция к концентрациям, равным максимальной среднесуточной.

Индекс же риска, в принципе, отражает как краткосрочные, так и долгосрочные эффекты. Поэтому цифры индекса риска, рассчитанные по максимуму среднесуточных концентраций, могут иметь смысл, а могут и не иметь, в зависимости от того, какие загрязнители дают в них вклад.

Следующие таблицы дают наиболее интегральное представление риска.

Таблица 13 Условная дополнительная смертность в среднем по зонам, рассчитанная на основе максимальных среднесуточных концентраций.

  Все вещества Диоксид кремния
Город 1.314 1.314
СЗЗ 3.458 3.458
Ближний район 1.345 1.345
Добрятино 1.195 1.195
Южный район 2.033 2.033
Красная горка 0.9396 0.9396
Ерино 0.3347 0.3347
Володарского 0.4846 0.4846
Промышленный район 1.493 1.493
Жилой район 0.4398 0.4398
Периферия 0.4896 0.4896
Центр 2.244 2.244

Таблица 14 Индекс риска по EPA, рассчитанный на основе максимальных среднесуточных концентраций.

  Все вещества Диоксид азота Диоксид серы Фосфорная кислота Ксилол Трикрезол Диметил формамид
Город 2.718 0.1864 0.5474 0.4131 0.009915 1.536 0.02538
СЗЗ 5.668 0.2577 0.7536 0.9174 0.04037 3.625 0.07408
Ближний район 4.291 0.247 0.7236 0.4937 0.01258 2.77 0.04423
Добрятино 5.48 0.3143 0.9229 0.4303 0.01723 3.733 0.06214
Южный район 2.38 0.1834 0.5384 0.578 0.007167 1.056 0.01661
Красная горка 2.042 0.1737 0.5094 0.3897 0.005477 0.9499 0.01368
Ерино 0.9527 0.1081 0.3188 0.1666 0.002347 0.352 0.004919
Володарского 0.8795 0.09768 0.2894 0.1585 0.002347 0.3268 0.004776
Промышленный район 1.871 0.1702 0.5013 0.3746 0.004909 0.8079 0.0119
Жилой район 0.934 0.1116 0.3301 0.1383 0.002204 0.347 0.004873
Периферия 2.245 0.1918 0.5641 0.2328 0.005224 1.236 0.01566
Центр 3.157 0.1946 0.5699 0.6645 0.009206 1.693 0.02635

Рисунок 29 Условная дополнительная смертность в среднем по зонам. Максимум – красный цвет – 3 случая на 1000, если бы концентрация постоянно была равна максимальной.

Рисунок 30 Индекс риска по EPA, рассчитанный на основе максимальных среднесуточных концентраций, интегрально по всем веществам. Максимум – красный цвет – 6. Порог 1 соответствует темно-синему цвету.

Рисунок 31 Индекс риска по EPA, рассчитанный на основе максимальных среднесуточных концентраций, интегрально по всем веществам. Максимум – красный цвет – 5. Порог 1 соответствует синему цвету.

Выводы. Кратковременные значительные (до 5 раз) превышения индексом риска безопасного порога распространяются на довольно большое расстояние за пределы СЗЗ предприятий. Наиболее угрожаемая область (по сочетанию индекс риска – население) – видимо, центр города. Для точного суждения об этом необходимы данные о населении.

Общий вывод о наличии опасности

Выводы по концентрациям.

  1. Среднегодовые концентрации, оцениваемые с точки зрения ПДК с.с., а для тех загрязнителей, у которых ее нет, с точки зрения ПДК м.р., представляют опасность только по трикрезолу, и только в 1 точке на границе СЗЗ предприятия.
  2. С точки зрения среднесуточных концентраций, опасность есть по трикрезолу – для целых зон, прилегающих к СЗЗ предприятий (в отдельных клетках эта опасность более чем в 5 раз превышает порог), по диоксиду серы – в отдельных клетках. Для обоих загрязнителей превышения порога имеются и на жилой территории, в первую очередь в зоне «Центр города», но там эти превышения невелики.
  3. При использовании 95% квантиля гистограммы почасовых концентраций и одновременном переходе к ПДК м.р. для всех загрязнителей, а не только для тех, у которых нет ПДК с.с., трикрезол остается единственным источником опасности. Этот вариант оценки наиболее корректен именно для трикрезола, т.к. у него есть только ПДК м.р. Общие выводы по величине и пространственному распределению опасности для трикрезола – примерно те же, что и в предыдущем случае, с некоторым перераспределением опасности между зонами города. Кроме того, диоксид кремния чуть-чуть переходит порог опасности (и только в одной клетке вне жилых зон).
Выводы по рискам.
  1. Среднегодовой интегральный индекс риска по EPA уже заметно превосходит порог (в отличие от концентраций отдельных загрязнителей), но только в области стыка СЗЗ предприятий.
  2. Среднегодовая ожидаемая дополнительная смертность за счет аэрозольных загрязнителей – около 14 случаев в год на город.
  3. Максимальный среднесуточный индекс риска, связанный с кратковременными экспозициями, в отличие от среднегодового, захватывает в область превышения большую часть территории города, причем вблизи предприятий превышения могут быть весьма значительными (более 5 раз).
Общий вывод. Рассмотренные предприятия создают для населения жилых зон города опасность, которой нельзя пренебречь. Наиболее важная компонента опасности связана с кратковременными экспозициями – от суток и меньше. Наиболее опасные загрязнители – в первую очередь, трикрезол, затем с большим отрывом – диоксид серы и диоксид кремния.