«Грязные» города России: факторы, определяющие загрязнение атмосферного воздуха

Полный текст

Введение Исследования показывают, что по широкому кругу параметров Россия относится к числу экологически благополучных стран планеты [1]. Воздействия населения и хозяйства на природу в России приходятся на огромную территорию, поэтому наша страна выглядит благополучной на глобальном фоне. Отечественные экологические проблемы, как правило, имеют локальный характер и часто связаны с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха в городах. С экологической точки зрения города - это «паразиты биосферы», они не могут существовать без окружающих их ландшафтов. Состояние природной среды в российских городах заметно улучшают огромные разреженные пространства, полноводные реки, слабо освоенные территории, обширные леса. Однако несмотря на это, уровни загрязнения воздуха в российских и зарубежных мегаполисах в целом сопоставимы. В городах России, где средние за год концентрации какого-либо вещества превышают 1 ПДК, проживает 56 млн чел., причем это число с учетом новой предельной концентрации формальдегида. Три года назад она была повышена более чем в 3 раза (это своеобразный способ борьбы за чистоту воздуха - за счет снижения требований к его качеству). Если же брать прежнюю ПДК формальдегида, то сверхнормативному загрязнению воздуха подвержено 100 млн горожан. А в городах с высоким и очень высоким уровнем загрязнения воздуха проживает более 16 млн чел., т.е. 15 % городского населения. И, наконец, треть населения живет на территориях, где уровень загрязнения вообще не наблюдается [2]. При оценке качества атмосферного воздуха в городах исследователи и практики часто ориентируются либо на величину выбросов в атмосферу вредных веществ, либо на уровни загрязнения воздуха. В настоящей статье в центре внимания находится качество воздуха, а выбросы выступают одним из факторов его формирования. В работе предпринята попытка обобщить данные наблюдений Росгидромета за загрязнением воздуха в российских городах за постсоветский период (1991-2016 гг.), представить на этой основе общую картину территориального распределения загрязненных городов и тенденций его изменения. Изученность проблемы Росгидромет ежегодно составляет и публикует списки городов с высоким уровнем загрязнения воздуха [2]. Годовые «срезы» загрязненных городов отражались на картах в [3] и в наших публикациях [4]. В Экологическом атласе России [5] такие города показаны по обобщенным данным за пятилетие (1995-1999 гг.) и не дифференцированы по частоте вхождения в состав «грязных» городов. Тенденции загрязнения атмосферы российских городов за 1998-2003 гг. рассматривались в работе [6], где проведена также их группировка по причинам неблагополучного состояния воздушного бассейна. Отметим, что эта группировка выполнена на основе экспертных оценок, без каких-либо количественных параметров. Экологическим, в том числе атмосфероохранным проблемам городов посвящены исследования М.П. Ратановой, В.Р. Битюковой, их соавторов и последователей [7-9]. В [7] для анализа используется показатель удельных (на 1000 руб. промышленной продукции) выбросов в атмосферу. Расчет изменений этого показателя важен для оценки структурно-технологических сдвигов в экономике города. Отметим только, что позитивная динамика удельных выбросов служит индикатором оздоровления производства, но не городских территорий. Многими авторами используется такой показатель воздействия на атмосферу, как количество выбросов на одного жителя города, например [10]. Н.С. Касимов с соавторами [8. С. 178] считают, что посредством «коэффициента эмиссионной нагрузки - суммарных выбросов на человека в год - оценивается риск для здоровья населения». По нашему мнению, подушевые выбросы являются ложно ориентирующим показателем, который характеризует «выбросовооруженность» жителя города, его «природоразрушающие» потенции. А для оценки риска здоровью населения выбросы надо скорее умножать, а не делить на количество жителей. Но учитывая, что выбросы - это факторы воздействия, которые вследствие пространственно-временной изменчивости свойств природной среды сильно трансформируются (усиливаются или ослабляются), для оценки (сугубо, конечно, предварительной) риска здоровью человека логичнее использовать не величину выбросов, а уровень загрязнения атмосферы. В этой связи нами предлагается показатель социальной опасности загрязнения, рассчитываемый как произведение повторяемости случаев высокого загрязнения воздуха в городе на численность его населения. Важным фактором формирования качества воздуха являются метеоусловия, определяющие перенос, рассеивание и вымывание загрязняющих веществ. Видный вклад в их исследование внесли М.Е. Берлянд, Э.Ю. Безуглая и другие специалисты Главной геофизической обсерватори им. А.И. Воейкова. Для целей настоящей работы использованы результаты районирования территории России по потенциалу загрязнения атмосферы (ПЗА) [11]. Материалы и методы При оценке экологической ситуации в городах часто используют величину выбросов вредных веществ в атмосферу - стационарных (в основном промышленных) и транспортных (в основном автотранспортных), т.е. показатель воздействия на природу. В силу несовершенства статистики окружающей среды этот показатель не лишен ряда недостатков. Величина выбросов мало информативна, поскольку токсичность разных веществ различается многократно. Так, 1 г бензо(а)пирена по токсичности эквивалентен 3 т оксида углерода. Отчетные данные по выбросам промышленности далеко не объективны. Даже по оценкам Российского союза промышленников и предпринимателей, реальные выбросы предприятий превышают отчетные в 3-4 раза (Коммерсантъ. 21 января 2013 г.). Совсем не отчитываются о выбросах множество мелких предприятий. На долю так называемых неорганизованных источников выбросов (карьеров, отвалов, терриконов, официальных и несанкционированных свалок, мусорных полигонов, строек, открытых складов, асфальтовых покрытий, печного отопления индивидуальных домов и др.), по некоторым оценкам, приходится до половины всех реальных выбросов. Центральным отоплением обеспечено 80 % жилого фонда страны, но в Кировской области - только 56 %, а в Тыве - 37 %. Даже в городемиллионере Ростове-на-Дону 13 % домовладений используют для отопления печи, выбросы которых никак не фиксируются. Оценки выбросов автотранспорта очень условны - они рассчитываются по расходу топлива, без учета его качества, характеристик двигателей, автодорожной обстановки. Не удивительно, что между величиной выбросов транспорта, фигурирующей в официальной статистике, и численностью населения городов нами выявлена прямо пропорциональная зависимость - коэффициент парной корреляции, рассчитанный по 128 городам, составляет 0,99. Это вызывает большие сомнения, ведь уровень автомобилизации сильно различается по регионам (обеспеченность населения регионов России личными автомобилями варьирует от 488 до 142), не говоря уже о различиях в характеристиках машин и качестве топлива. Кроме того, методика расчета транспортных выбросов не раз менялась, что затрудняет анализ динамических рядов. В связи с этим, на наш взгляд, не совсем корректно искать взаимосвязи между выбросами в атмосферу в городе и заболеваемостью его населения, а такие попытки встречаются в литературе, например в работе [12]. Из-за различий в устойчивости воздушной среды к загрязнению (условий рассеивания, аккумуляции, трансформации и миграции веществ), а также характеристик и расположения источников выбросов, одинаковые выбросы формируют разные уровни загрязнения атмосферы. Для оценки изменений воздушной среды используются данные об уровне загрязнения воздуха. Росгидромет ежегодно составляет два списка городов: 1) с очень высоким уровнем загрязнения воздуха (назовем их «хронически загрязненные города»); 2) с максимально высокой концентрацией отдельных загрязняющих веществ («города экстремального загрязнения»). В качестве основного показателя уровня загрязнения воздуха в городе нами принимается частота его встречаемости в этих двух «черных списках» Росгидромета за исследуемый период (1991-2016 гг.). Эти данные взяты из Государственных докладов «О состоянии и об охране окружающей среды в РФ» за соответствующие годы, а также из обобщающей сводки [13]. Результаты и их обсуждение На составленной нами карте (см. рисунок; картограф - А.Н. Васильцова), отражающей размещение городов с высоким уровнем загрязнения атмосферы, выделяются районы их концентрации: Прибайкалье и Забайкалье, юг Сибири (в особенности Восточной), Средний и Южный Урал, Московско-Тульский ареал. В двадцатку городов с наихудшим качеством воздуха (по обоим параметрам) не входит ни один город Европейской территории страны (до Урала). Ситуация на востоке страны заметно хуже в силу ряда причин: локализации зимой устойчивого высотного Сибирского антициклона с нисходящими потоками, не дающими рассеиваться загрязнениям; малого количества осадков, очищающих атмосферу; часто котловинного расположения городов с плохой продуваемостью; длительного отопительного сезона; преимущественно угольно-мазутной энергетики (а не газовой, как на западе), причем часто использующей высокозольные бурые угли; специализации на добывающей и тяжелой индустрии. Среди регионов России по высокому уровню загрязнения выделяются города Иркутской области (Братск, Иркутск, Зима и др.), Красноярского края (Красноярск, Норильск, Минусинск и др.), а также Свердловской (Екатеринбург, Нижний Тагил и др.) и Челябинской (Магнитогорск, Челябинск и др.) областей. Сравнение карты уровней загрязнения атмосферы в городах (см. рисунок) с картой выбросов [4] показывает, что выбросы распределены в целом более равномерно, чем загрязненные города. На карте выбросов прежде всего видна их концентрация в городах Урала, множество некрупных городов-загрязнителей в Центре и Поволжье и отдельные крупные очаги выбросов в Южной Сибири. На карте загрязнения атмосферы резко выделяется юг Восточной Сибири, Урал уступает ей по насыщенности загрязненными городами, а Центр и Поволжье характеризуются рассредоточенным размещением не самых «грязных» городов. Klyuev N.N., Yakovenko L.M. RUDN Journal of Ecology and Life Safety, 2018, 26 (2), 237-250 GEOECOLOGY Рис. Города с высоким уровнем загрязнения воздуха в 1991-2016 гг.: 241 величина круга показывает, сколько раз город входил в списки городов «хронического загрязнения» (А) и/или «экстремального загрязнения» (Б), ПЗА - потенциал загрязнения атмосферы (по Э.Ю. Безуглой) Клюев Н.Н., Яковенко Л.М. Вестник РУДН. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2018. Т. 26. № 2. С. 237-250 242 ГЕОЭКОЛОГИЯ Figure. Cities with high levels of air pollution in 1991-2016: the value of the circle shows how many times the city was included in the lists of cities of “chronic pollution” (A) and/or “extreme pollution” (B), PAP - potential of atmospheric pollution (by E.Yu. Bezuglaya) В литературе отмечалась высокая степень локализации выбросов в России: на первые 10 городов приходится 47 % всех выбросов [8. С. 168]. Концентрация случаев высокого загрязнения воздуха гораздо меньше. На 10 первых городов приходится 21 % случаев высокого загрязнения (26 % в списке «хронически загрязненных» городов и 18 % в списке городов «экстремального загрязнения»). Расхождение концентрации выбросов и концентрации случаев высокого загрязнения может свидетельствовать как о сильном влиянии величины ПЗА, так и о возможном большом вкладе в общее загрязнение не поддающихся учету диффузных источников загрязнения. Разность рангов городов по величине выбросов, с одной стороны, и по уровню загрязнения атмосферы, с другой, может служить определенным индикатором несовершенства статистики окружающей среды или мониторинга загрязнения атмосферы. Если ранг города по уровню загрязнения намного превышает его ранг по выбросам (Южно-Сахалинск, Зима, Чита, Селенгинск), возможно наличие неидентифицированных либо внешних их источников. В противном случае вероятны недостатки наблюдательной сети мониторинга (Норильск, Москва, Санкт-Петербург). (Видимо, этот вариант Н.С. Касимов с соавторами [8. С. 185] называют «воздействиями, превышающими изменения».) За 1991-2016 гг. Магнитогорск, Южно-Сахалинск, Братск и Чита почти никогда не покидали оба «черных списка» Росгидромета, поэтому их можно назвать всегда и хронически экстремально загрязненными городами (см. табл.). Для обеспечения качества атмосферного воздуха на уровне санитарных норм в более чем сотне российских городов вредные выбросы требуется сократить не на несколько процентов, а в разы, что потребует много времени и средств. Поэтому пока стратегическая цель кардинального оздоровления городской среды не достигнута, нужно принимать меры тактического характера, например обеспечить жителей неблагополучных городов компенсирующими экологическими надбавками, аналогичными северным надбавкам, выплачиваемым за проживание в условиях дискомфортного климата. Для определения приоритетных городов, требующих неотложных мер по оздоровлению воздушной среды, следует ориентироваться на оценки социальной опасности загрязнения, которые рассчитываются с учетом как уровня загрязнения атмосферы города, так и численности его населения. Согласно этому критерию, приоритетный список возглавляет Москва, далее с большим отрывом следуют Санкт-Петербург, Екатеринбург и другие крупнейшие города страны. Уровень загрязнения атмосферного воздуха определяется сложным сочетанием множества факторов. Выявлены ведущие факторы формирования экологической обстановки в городах (см. табл.) в зависимости от их локализации, специализации и людности: 1) крупные выбросы промышленности (Норильск, Новокузнецк и др.) и транспорта (Москва, Екатеринбург и др.); 2) выбросы преимущественно «неорганизованных», часто не идентифицированных источников загрязнения (Селенгинск, Зима и др.); 3) высокий естественный потенциал загрязнения атмосферы (Нерюнгри, Чита и др.); 4) «импорт» загрязнений из внешних источников из-за неблагоприятного эколого-географического положения (Минусинск, подверженный влиянию выбросов Черногорска, Саяногорска и Абакана; д. Ясная Поляна, «зажатая» между Тулой и Щекино и др.)1. Ситуация, естественно, сильно ухудшается при совокупном влиянии двух и более факторов (например, в Братске). Подчеркнем, что приведенные в таблице оценки степени влияния факторов являются относительными, они относятся лишь к анализируемой совокупности городов, а шкалы выбросов и ПЗА (высокие, средние, низкие) указаны относительно российских условий. Сравнение повторяемости вхождения городов в списки наиболее загрязненных за два периода (1991-2003 и 2004-2016 гг.) показало, что из 192 городов относительно «позеленели» 131, ухудшили экологическое состояние 45, а в 16 городах изменений не произошло. Обращает на себя внимание, что тенденции к экологизации фиксируются в федеральном и региональных центрах (Москве, Хабаровске, Ростове-на-Дону и др.), что, по всей видимости, связано с их деиндустриализацией, а в центрах металлургии (Липецк) и нефтепереработки (Хабаровск, Омск), вероятно, сказывается совершенствование основных и воздухоочистительных технологий на профильных предприятиях городов. Таблица Факторы, формирующие высокий уровень загрязнения воздуха в некоторых городах России Город Встречаемость в «черных списках» в 1991-2016 гг. Факторы Выбросы стационарные Выбросы транспортные Выбросы валовые ПЗА Эколого-географическое положение Магнитогорск 50 +++ + +++ + Южно-Сахалинск 50 + Братск 47 +++ ++ +++ Чита 47 + + + +++ Красноярск 44 +++ ++ +++ + Новокузнецк 42 +++ + +++ + Екатеринбург 41 + +++ +++ + Селенгинск 39 + +++ Иркутск 38 ++ ++ ++ +++ Зима 37 +++ Улан-Удэ 37 + + ++ Челябинск 32 +++ +++ +++ + Нижний Тагил 31 +++ ++ + Норильск 31 +++ +++ Москва 25 ++ +++ +++ Минусинск 23 +++ +++ д. Ясная Поляна 13 +++ Примечание. Относительное значение фактора: + низкое; ++ среднее; +++ высокое. 1 Трудноизмеримый вклад внешних источников в загрязнение города, по-видимому, весьма велик. Так, по оценкам В.Р. Битюковой и С.Г. Сафронова, в каждом пятом российском городе преобладают внешние источники антропогенного воздействия на природу, а в трети городов наблюдается равный вклад внешних и внутренних источников. Factors forming a high level of air pollution in some cities of Russia Table City Occurrence in the “black lists” in 1991-2016 Factors Industrial emission Transport emissions Total emissions Potential of atmospheric pollution Ecologicalgeographical location Magnitogorsk 50 +++ + +++ + Yuzhno-Sakhalinsk 50 + Bratsk 47 +++ ++ +++ Chita 47 + + + +++ Krasnoyarsk 44 +++ ++ +++ + Novokuznetsk 42 +++ + +++ + Yekaterinburg 41 + +++ +++ + Selenginsk 39 + +++ Irkutsk 38 ++ ++ ++ +++ Zima 37 +++ Ulan-Ude 37 + + ++ Chelyabinsk 32 +++ +++ +++ + Nizhni Tagil 31 +++ ++ + Norilsk 31 +++ +++ Moscow 25 ++ +++ +++ Minusinsk 23 +++ +++ Yasnaya Polyana village 13 +++ Notation. Relative value of the factor: + low; ++ secondary; +++ high. Кардинальное решение проблемы грязного воздуха в российских городах невозможно без регулирования территориального развития страны, которое практически отсутствует. А рыночная стихия ведет к неуправляемой концентрации населения и хозяйства в ограниченном числе городов, влекущей за собой комплекс неразрешимых экологических проблем. На карте постсоветского промышленного строительства [14] хорошо видна его сверхконцентрация в Московском и СанктПетербургском регионах. Экологически ущербная политика стимулирования региональной асимметрии и поощрения гипертрофии столиц, вызывающая сверхконцентрацию населения и, следовательно, бытовых отходов, обусловила в последнее время появление новой проблемы полигонных (свалочных) газов. В 2018 г. от них серьезно страдали жители Волоколамска, соседствующего с мусорным полигоном «Ядрово». В 2017 г. неприятные запахи от полигона «Кучино» близ Балашихи ощущали не только ее жители, но и москвичи в центре столицы. Впрочем, источник этих запахов очень долго выявлялся контролирующими органами и установлен лишь вероятностно, что свидетельствует об изъянах мониторинга воздуха даже в Москве. Запахи и превышения ПДК сероводорода периодически появляются в Москве и часто связываются с деятельностью Московского НПЗ (хотя это не подтверждалось официально) и другими источниками. Кроме территориальной, необходима и вразумительная государственная экологическая политика, которой тоже пока нет. Так, принятая в 2006 г. Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики России до 2020 г. (правда, нереализованная из-за очередного кризиса) предусматривала высвобождение газа для обеспечения экспортных поставок и переориентацию отечественной энергетики на менее экологичные виды топлива. Доля газа должна была уменьшится с 68 до 50 %, а угля - возрасти с 25 до 46 %. Намного более экологичный газ резервировался не «для внуков», а для экспорта. Россия - крупнейший в мире экспортер природного газа, а уровень газификации, например, Сахалинской области (газодобывающего региона) составляет 11 %. При этом для строящейся Сахалинской ГРЭС-2 в качестве топлива выбран уголь вместо газа, что, кстати, вызвало удорожание проекта. Заметим, что это внеэкономическое решение нельзя назвать социальным, ведь население нуждается не только в рабочих местах в сфере угледобычи, но и в чистом воздухе. К этому можно добавить, что в «нулевые» годы разрабатывались проекты дальневосточных угольных электростанций для экспорта электроэнергии в Китай. Среди городов с особо «грязным» воздухом много центров алюминиевой промышленности, которая работает во многом на импортном сырье и экспортирует львиную долю своей продукции. При этом почти 50 % российского потребления алюмосодержащих изделий это импорт. А вредные выбросы алюминиевого производства, естественно, остаются «нам и внукам». После запуска нефтепровода Восточная Сибирь - Тихий океан легкие сорта нефти пошли на азиатский рынок, а на нефтеперерабатывающие заводы центра России увеличились поставки высокосернистой (следовательно, менее экологичной) нефти. Конечно, нельзя, как ортодоксальные «зеленые», фокусироваться только на интересах охраны окружающей среды, нужно видеть экологические вопросы во всем комплексе социально-экономических проблем страны. Торможение в экологических целях угледобычи создает проблему рабочих мест, которая не решается в одночасье. Однако безудержное наращивание угольного экспорта (за 1993-2016 гг. российский экспорт угля возрос более чем в 8 раз - с 19 до 166 млн т) и переход с газовой на угольную генерацию ухудшают и без того невысокое качество атмосферного воздуха в городах и не отвечают российским национальным экологическим интересам. Заключение Составленная карта, отражающая размещение городов России с высоким уровнем загрязнения атмосферы за 1991-2016 гг., выявляет районы их концентрации: Прибайкалье и Забайкалье, юг Сибири (в особенности Восточной), Средний и Южный Урал, Московско-Тульский ареал. Среди регионов России с высоким уровнем загрязнения выделяются города Иркутской области, Красноярского края, а также Свердловской и Челябинской областей. Выявлены ведущие факторы формирования экологической обстановки в городах в зависимости от их локализации, специализации и людности: крупные выбросы промышленности и транспорта; выбросы преимущественно «неорганизованных» источников загрязнения; высокий естественный потенциал загрязнения атмосферы; «импорт» загрязнений из внешних источников из-за неблагоприятного эколого-географического положения. Для обеспечения качества атмосферного воздуха на уровне санитарных норм в более чем сотне российских городов требуется сократить вредные выбросы не на несколько процентов, а в разы. Поэтому пока стратегическая цель кардинального оздоровления городской среды не достигнута, нужно принимать меры тактического характера - обеспечить жителей городов компенсирующими надбавками за проживание в экологически неблагоприятных условиях. Кардинальное решение проблемы грязного воздуха в российских городах невозможно без регулирования территориального развития страны, которое практически отсутствует. А рыночная стихия ведет к неуправляемой концентрации населения и хозяйства в ограниченном числе городов, влекущей за собой комплекс неразрешимых экологических проблем, что не отвечает российским национальным экологическим интересам.

Об авторах

Николай Николаевич Клюев

Институт географии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: klyuev@igras.ru

доктор географических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории геополитических исследований Института географии РАН

Российская Федерация, 119017, Москва, Старомонетный пер., 29

Лариса Макаровна Яковенко

Институт географии РАН

Email: larisa.mak.yak@igras.ru

научный сотрудник отдела социально-экономической географии Института географии РАН

Российская Федерация, 119017, Москва, Старомонетный пер., 29

Список литературы