RUDN Journal of Ecology and Life SafetyRUDN Journal of Ecology and Life SafetyВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности2313-23102408-8919Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)3978210.22363/2313-2310-2024-32-2-184-197XPZVPDEnvironmental MonitoringЭкологический мониторингResearch ArticleAssessment of atmospheric air pollution by coal and fuel oil combustion products and fuel oil on the example of neighborhood boiler plants in Ulan-UdeОценка загрязнения атмосферного воздуха продуктами сгорания угля и мазута на примере квартальных котельных г. Улан-Удэhttps://orcid.org/0000-0003-4160-30628879-9145ChudinovaOlga N.ЧудиноваОльга Николаевна

Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Associate Professor, Department of «Industrial Ecology and Protection in Emergency Situations»

кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры «Промышленная экология и защита в чрезвычайных ситуациях»

chudinova1980@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8832-77318289-9649CheredovaTatyana V.ЧередоваТатьяна Викторовна

Junior Researcher

младший научный сотрудник

cheredova-tv@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0002-7607-70239798-9181ButakovaAnna A.БутаковаАнна Александровна

Lecturer, Department of Industrial Ecology and Protection in Emergency Situations

преподаватель, кафедры «Промышленная экология и защита в чрезвычайных ситуациях»

environment03@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0009-9840-38124727-9228BesprozvannykhAleksey P.БеспрозванныхАлексей Павлович

Occupational Safety Specialist, 1st category, Occupational Safety and Production Control Service, Ulan-Ude Energy Complex

специалист по охране труда 1 категории Службы охраны труда и производственного контроля «Улан-Удэнский энергетический комплекс»

aleksey.dom.com@gmail.comEast Siberia State University of Technology and ManagementВосточно-Сибирский государственный университет технологий и управленияDobretsov Geological Institute of Siberian Branch of Russian Academy of SciencesГеологический институт им. Н.Л. Добрецова СО РАН«Ulan-Ude Energy Complex», branch of PJSC «TGC-14»«Улан-Удэнский энергетический комплекс» филиал ПАО «ТГК-14»30062024322VOL 32, NO2 (2024)ТОМ 32, №2 (2024)18419703072024Copyright ©; 2024, Chudinova O.N., Cheredova T.V., Butakova A.A., Besprozvannykh A.P.Copyright ©; 2024, Чудинова О.Н., Чередова Т.В., Бутакова А.А., Беспрозванных А.П.2024Chudinova O.N., Cheredova T.V., Butakova A.A., Besprozvannykh A.P.Чудинова О.Н., Чередова Т.В., Бутакова А.А., Беспрозванных А.П.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journals.rudn.ru/ecology/article/view/39782

The city of Ulan-Ude is annually included in the priority list of cities with the highest level of atmospheric air pollution. The main stationary sources of pollutant emissions into the atmosphere of Ulan-Ude are heat and power enterprises. Their contribution to the total air pollution of the city by stationary sources is about 45%. As fuel they use hard and brown coal and fuel oil. The purpose of the presented work was to study the influence of different types of fuel on atmospheric air pollution based on the results of computational modeling and experimental assessment of snow cover quality. The objects of the study were neighborhood boiler plants located in Ulan-Ude (Aeroport settlement, Glass Factory settlement). The computational modeling was carried out using the Unified program of atmospheric pollution calculation “Web-Prisma-Enterprise”. Analysis of microelement composition of melted snow water was performed by inductively coupled plasma method on Agilent 7500ce quadrupole mass spectrometer. The results of pollutant dispersion in the atmosphere showed an excess of the calculated surface concentrations at coal combustion for solid and gaseous substances compared to similar concentrations produced at fuel oil combustion by 2.45-141.4 times. In contrast, according to the experimental snow cover studies, the fuel oil-fired boiler plant contributes more pollution (Z = 1563.80 - very high pollution level) compared to the boiler plant using coal as fuel (Z = 107.61 - average pollution level). The reasons for this discrepancy may be imperfections in the methodology of calculating emissions of pollutants into the atmosphere: particulate matter (coal or fuel oil ash) is subject to regulation without taking into account their chemical composition; the algorithm of dispersion of emissions does not take into account the density of buildings around the source of emissions into the atmosphere.

Улан-Удэ ежегодно входит в приоритетный список городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Основными стационарными источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферу г. Улан-Удэ являются предприятия теплоэнергетики. Их вклад в общее загрязнение атмосферы города стационарными источниками составляет около 45 %. В качестве топлива используются каменный и бурый уголь, мазут. Целью исследования было изучение влияния различных видов топлива на загрязнение атмосферного воздуха по результатам расчетного моделирования и экспериментальной оценки качества снежного покрова. Объектами исследования являлись квартальные котельные, расположенные в г. Улан-Удэ (пос. Аэропорт, пос. Стеклозавод). Расчетное моделирование проведено с использованием Унифицированной программы расчета загрязнения атмосферы «Web-Призма-предприятие». Анализ микроэлементного состава талой снеговой воды выполнен методом индуктивно-связанной плазмы на квадрупольном масс-спектрометре Agilent 7500ce. Результаты рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере показали превышение расчетных приземных концентраций при сжигании угля по твердым и газообразным веществам по сравнению с аналогичными концентрациями, создаваемыми при сжигании мазута, в 2,45-141,4 раза. По экспериментальным исследованиям снежного покрова, напротив, котельная, работающая на мазуте, вносит больший вклад в загрязнение (Z = 1563,80 - очень высокий уровень загрязнения) по сравнению с котельной, использующей в качестве топлива уголь (Z = 107,61 - средний уровень загрязнения). Причинами такого расхождения могут являться несовершенства методики расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу: нормированию подлежат твердые частицы (угольная или мазутная зола) без учета их химического состава; алгоритм рассеивания выбросов не учитывает плотность застройки вокруг источника выбросов в атмосферу.
boiler houseatmospheric pollutioncoalfuel oildispersion of pollutantssnow coverкотельнаязагрязнение атмосферыугольмазутрассеивание загрязняющих веществснежный покровYazikov EG, Talovskaya AV, Zhornyak LV. Assessment of the ecological and geochemical state of the territory of Tomsk according to the data of the study of dust aerosols and soils: a monograph. Tomsk: Tomsk Polytechnic University Publ.; 2010. (In Russ.)Язиков Е.Г., Таловская А.В., Жорняк Л.В. Оценка эколого-геохимического состояния территории г. Томска по данным изучения пылеаэрозолей и почв: монография. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. 264 с.Mishchenko OA, Shelganova AA. Monitoring of the snow cover condition on the territory of Khabarovsk Krai; Waste and Resources. 2022;9(3):1–10. https://doi.org/10.15862/11ECOR322. (In Russ.)Мищенко О.А., Шелганова А.А. Мониторинг состояния снежного покрова на территории Хабаровского края // Отходы и ресурсы. 2022. Т. 9, № 3. С. 1-10. https://doi.org/10.15862/11ECOR322.Saet YE, Revich BA, Yanin EP. Geochemistry of the environment. Moscow: Nedra Publ.; 1990. (In Russ.)Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.Chebykin EP, Sorokovikova LM, Tomberg IV. Current state of the waters of the Selenga River. Selenga on the territory of Russia on the main components and trace elements; Chemistry for Sustainable Development. 2012;20(5):613–631. (In Russ.)Чебыкин Е.П., Сороковикова Л.М., Томберг И.В. Современное состояние вод р. Селенги на территории России по главным компонентам и следовым элементам // Химия в интересах устойчивого развития. 2012. Т. 20, № 5. С. 613-631.Kuklina MV, Bayaskalanova TA, Bogdanov VN, Urazova NG. Prospects for the use of small coal mines of the Republic of Buryatia; Fundamental Research. 2018;4:98–103. (In Russ.)Куклина М.В., Баяскаланова Т.А., Богданов В.Н., Уразова Н.Г. Перспективы использования малых угольных разрезов Республики Бурятия // Фундаментальные исследования. 2018. № 4. С. 98-103.Vyazova NG, Shaulina LP, Schmidt AF, Dimova LM. Microelements in the coals of Eastern Siberia; Solid Fuel Chemistry. 2016;5:45–55. https://doi.org/10.7868/ S0023117716050091 (In Russ.)Вязова Н.Г., Шаулина Л.П., Шмидт А.Ф., Димова Л.М. Микроэлементы в углях Восточной Сибири // Химия твердого топлива. 2016. № 5. С. 45-55. https://doi.org/10.7868/S0023117716050091Takaishvili LN, Agafonov GV. Trends and prospects for the use of thermal coals of Eastern Siberia; Proceedings of Tomsk Polytechnic University. Engineering of georesources. 2022;333(3):15–28. https://doi.org/10.18799/24131830/2022/3/3598 (In Russ.)Такайшвили, Л.Н., Агафонов Г.В. Тенденции и перспективы использования энергетических углей Восточной Сибири // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333, № 3. С. 15-28. https://doi.org/10.18799/24131830/2022/3/3598Sidorova GP, Yakimov AA, Ovcharenko NV, Gushchina TO. Rare and dispersed elements in the coals of Transbaikalia. Bulletin of Transbaikal State University. 2019;25(2):2633. https://doi.org/10.21209/2227-9245-2019-25-2-26-33 (In Russ.)Сидорова Г.П., Якимов А.А., Овчаренко Н.В., Гущина Т.О. Редкие и рассеянные элементы в углях Забайкалья // Вестник Забайкальского государственного университета. 2019. Т. 25, № 2. С. 26-33. https://doi.org/10.21209/2227-9245-2019-25-2-26-33Sidorova GP, Churkin AA. Quality of brown coals of Okino-Klyuchevskoe deposit; Vestnik ZabGU. 2011;6:104–108. (In Russ.)Сидорова Г.П., Чуркин А.А. Качество бурых углей Окино-Ключевского месторождения // Вестник ЗабГУ. 2011. № 6. С. 104-108.Budayeva AD, Zoltoev EV. Composition and properties of sorbents obtained from oxidized brown coals of Gusinoozerskoye deposit; Mining information and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2012;2:122–125. (In Russ.)Будаева А.Д., Золтоев Е.В. Состав и свойства сорбентов, полученных из окисленных бурых углей Гусиноозерского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2012. № 2. С. 122-125.Takaishvili LN, Agafonov GV. Prospects for the development of local coal deposits in Eastern Siberia for the needs of energy. Borisovskie readings: Proceedings of the III AllRussian scientific and technical conference with international participation. Krasnoyarsk: Siberian Federal University, 2021. (pp. 173–177). (In Russ.)Такайшвили Л.Н., Агафонов Г.В. Перспективы разработки месторождений местных углей Восточной Сибири для нужд энергетики // Борисовские чтения: материалы III Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2021. С. 173-177.Sambueva ZV, Gripak AM. Composition, properties and utilization of fly ash from steam coal. Modern scientific research: current issues, achievements and innovations: a collection of articles of the XI International Scientific and Practical Conference. Penza: Science and Enlightenment; 2020. pp. 18–22. (In Russ.)Самбуева З.В., Грипак А.М. Состав, свойства и утилизация летучей золы энергетических углей // Современные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации: сборник статей XI Международной научно-практической конференции. Пенза: Наука и Просвещение, 2020. С. 18-22.Lipantiev RE, Tutubalina VP. Influence of the elemental composition of oil from different fields on the operational properties of fuel oil. News of higher educational institutions. Energy problems. Problems of power engineering. 2012;9–10:52–56. (In Russ.)Липантьев Р.Е., Тутубалина В.П. Влияние элементного состава нефти различных месторождений на эксплуатационные свойства мазута // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2012. № 9-10. С. 52-56.Zvereva ER, Shageev MF, Dmitriev AV. Utilization of ash and slag waste generated by fuel oil combustion at thermal power plants. Bulletin of Kazan State Power Engineering University. 2018;10(1):64–73. (In Russ.)Зверева Э.Р., Шагеев М.Ф., Дмитриев А.В. Использование золошлаковых отходов, образующихся при сжигании мазутов на тепловых электрических станциях // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2018. Т. 10, № 1(37). С. 64-73.Babaev BD, Volshanik VV. Comparative assessment of the environmental impact of different energy supply systems; Bulletin of the Moscow Power Engineering Institute. MPEI Vestnik. 2014;4:29–32. (In Russ.)Бабаев Б.Д., Волшаник В.В. Сравнительная оценка экологического влияния разных систем энергоснабжения // Вестник Московского энергетического института. 2014. № 4. С. 29-32.Pak Iu, Pak D, Nuguzhinov Zh, Tebaeva A. Natural radioactivity of coal in the context of radioecological safety and rational use; Izvestia vyssovye uchebovaniye vuzdovaniye. Mining journal. 2021;1:97–106. https://doi.org/10.21440/0536-1028-2021-1-97-106.Pak Iu., Pak D., Nuguzhinov Zh., Tebaeva A. Natural radioactivity of coal in the context of radioecological safety and rational use // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2021. No. 1. P. 97-106. https://doi.org/10.21440/0536-1028-2021-197-106Sidorova GP, Krylov DA. Radioactivity of coal and ash and slag waste from coal-fired power plants. Energy: Economics, Technology, Ecology. 2017;2:21––26. (In Russ.)Сидорова Г.П., Крылов Д.А. Радиоактивность углей и золошлаковых отходов угольных электростанций // Энергия: экономика, техника, экология. 2017. № 2. С. 21-26.Kotler VR. Emissions of nitrogen oxides at the co-combustion of coal with gas or fuel oil. Teploenergetika. 1996;5:47–52. (In Russ.)Котлер В.Р. Выбросы оксидов азота при совместном сжигании угля с газом или мазутом // Теплоэнергетика. 1996. № 5. С. 47-52.Pilyaeva OV, Shepelev II, Golovnykh NV, Zhukov EI. Reduction of the carbon monoxide emissions into the atmosphere at the fuel oil combustion in the technological heat and power installations; Ecology and industry of Russia. 2023;27(11):4–8. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2023-11-4-8. (In Russ.)Пиляева О.В., Шепелев И.И., Головных Н.В., Жуков Е.И. Снижение выбросов угарного газа в атмосферу при сжигании мазута в технологических теплоэнергетических установках // Экология и промышленность России. 2023. Т. 27, № 11. С. 4-8. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2023-11-4-8Yudovich JE, Ketris MP. Valuable elements-impurities in coals. Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences Publ.; 2006 (In Russ.)Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Ценные элементы-примеси в углях. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 538 с.Avgushevich IV, Sidoruk EI, Bronovets TM. Standard methods of coal testing. Classifications of coals. Moscow: Reklama master Publ.; 2019 (In Russ.)Авгушевич И.В., Сидорук Е.И., Броновец Т.М. Стандартные методы испытания углей. Классификации углей. М.: Реклама мастер, 2019. 576 с.