Оценка качества атмосферного воздуха на территории поселка Соловецкий острова Большой Соловецкий
Оценка качества атмосферного воздуха на территории поселка Соловецкий острова Большой Соловецкий
Аннотация
Соловецкий архипелаг отличается уникальными природными экосистемами, формирование которых во многом обусловлено изолированностью территории. Из‑за роста туризма и хозяйственной деятельности возрастает антропогенная нагрузка на экосистемы архипелага. Поэтому в рукописи представлен мониторинг загрязнения атмосферного воздуха, который охватывает такие химические соединения, как NO2, CO, CO2, SO2 и HCHO. Программа разработана для проверки качества воздуха на источниках загрязнения, границе санитарно‑защитной зоны (СЗЗ) и на удалении от нее. Таким образом, выявлены превышения ПДК по диоксиду серы (в 3,5–5,8 раза) и диоксиду азота (в 1,1–6,4 раза) вблизи аэропорта «Соловки», причала «Тамарин» и грузового участка речпорта, а также повышенные концентрации в условно фоновых точках (на расстоянии 50–650 м от источников). Поэтому для более точной оценки распределения загрязняющих веществ и вклада удалённых источников в загрязнение воздуха требуются дополнительные замеры среднесуточных показателей на границах СЗЗ и в точках, значительно удалённых от потенциальных источников загрязнения.
1. Введение
Ценность Соловецкого архипелага (Архангельская область), расположенного в Онежском заливе в двух десятках километров от материковой части Онежского полуострова, в основном связана с историческими событиями, происходившими здесь на протяжении XV–XVII, XX вв., а изолированность территории играет ключевую роль в формировании уникальных природных экосистем. В то же время в связи с все возрастающим туристическим потоком, связанным с привлекательностью объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО, расположенных на Соловецких островах, и развитием хозяйственной деятельности коренного населения, увеличивается антропогенная нагрузка на формирование уникальных природных экосистем архипелага , . В этой связи появилась необходимость в установлении антропогенных факторов, определяющих экологическую нагрузку на эту территорию. Понятно, что первым этапом на пути реализации данной задачи являются поисковые исследования, связанные с эколого-аналитической характеристикой элементов окружающей среды, расположенных в районах, подверженных наибольшей антропогенной нагрузке.
Подобные эколого-аналитические исследования проводятся нами на регулярной основе с 2024 года, полученные результаты для поверхностных водных объектов и почвенного покрова для зон, подверженных повышенной экологической нагрузке представлены в , . Поэтому целью настоящей работы является анализ изменения концентраций наиболее часто встречающихся загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферном воздухе на территории поселка Соловецкий острова Большой Соловецкий и выявление основных источников антропогенного загрязнения воздушной среды.
Схема размещения точек отбора проб атмосферного воздуха разработана с целью формирования комплексного представления об уровне загрязнения в результате хозяйственной деятельности в пос. Соловецкий. Мониторинг уровня загрязнений атмосферного воздуха проводился по содержанию следующих химических соединений: диоксида азота (NO2); оксида углерода (СО); диоксида углерода (СО2); диоксида серы (SO2) и формальдегида (HCHO) , . Следует отметить, что основными процессами поступления оксидов азота, углерода и серы, а также формальдегида в атмосферный воздух, не связанными с естественными причинами, для рассматриваемой территории являются сжигание ископаемого топлива (уголь, нефть, газ), горение топлива в автомобильных двигателях. Так, основными источниками загрязнения атмосферы поселка Соловецкий является дизельная станция (использующая в качестве топлива нефтепродукты) и автотранспорт , . Вблизи дизельной станции существует зона разлива нефтепродуктов в непосредственной близости от оз. Святого. Кроме того, в связи с активностью туристических потоков парк автомобилей на архипелаге многократно увеличился.
2. Методы и принципы исследования
В качестве основных объектов антропогенного воздействия были выбраны (рисунок 1): комплекс по обращению с отходами производства и потребления (полигон ТБО), здание дизельной электростанции (ДЭС), теплоэлектростанции (ТЭС), АЗС и склад горюче-смазочных материалов (склад ГСМ), аэропорт «Соловки», причал «Тамарин» и грузовой участок речпорта.
Рисунок 1 - Схема расположения хозяйственных объектов пос. Соловецкий
Отбор проб осуществляли в соответствии с картой полевых исследований атмосферного воздуха на 2025 год, включающей описание используемой инструментальной базы, перечень стандартов на отбор проб, методы измерения, анализа и обработки химических показателей.
Для анализа состояния атмосферного воздуха использовали переносной мультигазовый газоанализатор «Сенсон-М». Контроль концентраций кислорода и токсичных газов осуществляли амперометрическим методом, при котором электрохимический сенсор преобразует значение концентрации газа в электрический сигнал (сила тока, которая пропорциональна величине концентрации). Контроль горючих газов был основан на измерении сопротивления термокаталитического или полупроводникового сенсора, которое преобразуется в напряжение, пропорциональное концентрации газа.
Контроль суммы углеводородов или диоксида углерода проводили путем оптического метода измерения, при котором оптический сенсор преобразует значение концентрации в электрический сигнал с выходным напряжением, пропорциональным концентрации контролируемых газов.
Одновременно с отбором проб атмосферного воздуха определяли метеопараметры: скорость ветра (м/с), направление ветра и температуру воздуха (°С). Суммарное время отбора одной пробы не превышало 15 мин. Полученные при однократном отборе данные сравнивали с величиной ПДКм.р (максимально разовая).
3. Основные результаты и их обсуждение
По данным работы в 2002 году концентрации загрязняющих веществ в воздухе составили: SO2 (0,5 ПДК), CO2 (0,5 ПДК), оксиды N2 (от 0,085 до 0,4 ПДК).
Поэтому программа мониторинга загрязнения в период эксплуатации объектов была разработана так, чтобы проверить загрязнённость атмосферного воздуха на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ), на самих объектах (источниках загрязнения, далее ИЗ), а также на некотором удалении от границы СЗЗ с целью возможного обнаружения трендов или зависимостей распространения загрязнителей. В таблице 1 и на рисунке 2 представлены координаты и места отбора проб, а в таблице 2 указаны метеорологические параметры состояния атмосферы на момент проведения замеров.
Таблица 1 - Места отбора проб атмосферного воздуха
Наименование объекта | № точки | Координаты места отбора |
Здание дизельной электростанции, теплоэлектростанции, АЗС и склад ГСМ | 1/1 | 65.022249, 35.713099 |
1/2 | 65.021521, 35.719014 | |
1/3 | 65.022456, 35.721430 | |
1/4 | 65.024303, 35.725999 | |
Комплекс по обращению с отходами производства и потребления
| 2/1 | 65.024522, 35.727193 |
2/2 | 65.023952, 35.733585 | |
2/3 | 65.021060, 35.745072 | |
2/4 | 65.020292, 35.731834 | |
Причал «Тамарин» и грузовой участок речпорта
| 3/1 | 65.030999, 35.692379 |
3/2 | 65.031308, 35.691955 | |
3/3 | 65.031502, 35.691458 | |
3/4 | 65.031743, 35.690950 | |
3/5 | 65.031276, 35.690207 | |
3/6 | 65.031585, 35.689633 | |
3/7 | 65.031658, 35.688917 | |
3/8 | 65.031048, 35.692109 | |
3/9 | 65.031724, 35.693960 | |
Аэропорт «Соловки»
| 4/1 | 65.032697, 35.711718 |
4/2 | 65.029634, 35.722071 | |
4/3 | 65.027000, 35.732453 | |
4/4 | 65.026892, 35.732522 | |
4/5 | 65.026981, 35.749273 |
Расположение точек отбора проб воздуха в зоне возможного воздействия источников загрязнения:
а - АЗС, ДЭС, ТЭС и склад ГСМ; б - полигон ТБО; в - причал «Тамарин» и грузового участок речпорта; г - аэропорт «Соловки»
Метеорологические параметры атмосферы при проведении эколого-аналитических исследований качества атмосферного воздуха
Наименование объекта | Дата | Температура, день/ночь, °C | Скорость ветра, м/с | Направление ветра |
ДЭС, ТЭС, АЗС и склад ГСМ | 26.06.2025 | 18/13 | 7-8 | Север, Северо-Запад |
Полигон ТБО | 27.06.2025 | 20/13 | 4-5 | Юг, Юго-Запад |
Аэропорт «Соловки»
| 28.06.2025 | 16/14 | 6-7 | Запад, Северо-Запад |
Причал «Тамарин» и грузовой участок речпорта | 29.06.2025 | 21/13 | 9-10 | Запад |
Все полученные результаты замеров (таблица 3–5) сравнивались с предельно допустимыми (максимально разовой — ПДКмр, среднесуточной — ПДКсс и среднегодовой — ПДКсг) концентрациями загрязнителей в атмосферном воздухе.
Концентрации загрязняющих веществ в пробах воздуха в зоне возможного воздействия источников загрязнения
полужирным в таблице отмечено превышение химических веществ в рассмотренных точках отбора проб по всем ПДК (ПДКмр, ПДКсс, ПДКсг); полужирным курсивом отмечены превышения химических веществ только по ПДКсс и/или ПДКсг
Наименование газа | ДЭС и ТЭС | АЗС и склада ГСМ | ПДК СанПиН 1.2.3685-21 (Таблица 1.1) | ||||||||
1/1 | 1/2 | 1/3 | 1/4 | 2/4 | 2/2 | 2/1 | 2/3 | ||||
гр. СЗЗ | гр. СЗЗ | 50 м | 500 м | ИЗ | 500 м | 650 м | 650 м | ПДКмр | ПДКсс | ПДКсг | |
NO2, мг/м3 | 0,641 | 0,428 | 0,428 | 0,428 | 0,641 | 0,641 | 0,641 | 0,428 | 0,2 | 0,1 | 0,04 |
HCHO, мг/м3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,050 | 0,010 | 0,003 |
CO, мг/м3 | 0,527 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 3 | 3 |
CO2, % об. | 0,060 | 0,070 | 0,050 | 0 | 0,050 | 0,050 | 0,050 | 0,050 | - | - | - |
SO2, мг/м3 | 0,292 | 0,175 | 0,233 | 0,117 | 0,058 | 0,175 | 0,117 | 0,058 | 0,5 | 0,05 | - |
По диоксиду серы обнаружено превышение только ПДКсс (в 5,8–3,5 раза) у объектов исследования ДЭС и ТЭС, а также в точке 2/4. Кроме того, для них фиксируются высокие концентрации даже в условно фоновых точках (1/3, 1/4, 2/3), расположенных на значительном удалении от источников выбросов (50–650 м). При этом совпадение значений в точках 1/2 с 2/2, а также 1/4 с точкой 2/1 подтверждает наличие связи рассматриваемых ИЗ и их суммационное влияние на качество воздуха.
Выявленные превышения ПДКмр по диоксиду азота (в 3,2 раза для точки 1/1) в непосредственной близости от промышленных объектов, указанных в таблице 3, свидетельствуют о локальном загрязнении атмосферы. Аналогичная ситуация наблюдается и для ПДКcc — в 6,4 раза. Также для всех точек фиксируются более высокие концентрации в условно фоновых участках (50–650 м), превышающие допустимые нормы, что говорит о необходимости проведения более детальных исследований.
В связи с этим необходимо выполнить дополнительные замеры в течение суток для подтверждения данного факта, и, при необходимости, принять меры по снижению выбросов и усилению контроля за содержанием ЗВ на протяжении всех санитарно-защитных зон (СЗЗ). Данные исследования должны охватывать более обширные территории и учитывать потенциальное суммационное влияние рассмотренных источников загрязнения, включая естественный фон.
Концентрации загрязняющих веществ в пробах воздуха в зоне возможного воздействия причала «Тамарин» и грузового участка речпорта
полужирным в таблице отмечено превышение химических веществ в рассмотренных точках отбора проб по всем ПДК (ПДКмр, ПДКсс, ПДКсг); полужирным курсивом отмечены превышения химических веществ только по ПДКсс и/или ПДКсг
Наименование газа | 3/1 | 3/2 | 3/3 | 3/4 | 3/5 | 3/6 | 3/7 | 3/8 | 3/9 | ПДК | ||
все точки взяты внутри СЗЗ | ПДКмр | ПДКсс | ПДКсг | |||||||||
NO2, мг/м3 | 0,214 | 0,214 | 0 | 0,214 | 0,214 | 0,214 | 0 | 0 | 0 | 0,2 | 0,1 | 0,04 |
HCHO, мг/м3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,050 | 0,010 | 0,003 |
CO, мг/м3 | 0 | 0 | 0,264 | 0,264 | 0,264 | 0,261 | 0,264 | 0 | 0 | 5 | 3 | 3 |
CO2, % об. | 0,06 | 0,06 | 0,05 | 0,06 | 0,06 | 0,06 | 0,06 | 0,04 | 0,05 | - | - | - |
SO2, мг/м3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,058 | 0,5 | 0,05 | - |
Концентрации загрязняющих веществ в пробах воздуха в зоне возможного воздействия аэропорта «Соловки»
полужирным в таблице отмечено превышение химических веществ в рассмотренных точках отбора проб по всем ПДК (ПДКмр, ПДКсс, ПДКсг); полужирным курсивом отмечены превышения химических веществ только по ПДКсс и/или ПДКсг
Наименование газа | 4/1 | 4/2 | 4/3 | 4/4 | 4/5 | ПДК | ||
все точки взяты внутри СЗЗ | ПДКмр | ПДКсс | ПДКсг | |||||
NO2, мг/м3 | 0,017 | 0,025 | 0,023 | 0,111 | 0,035 | 0,2 | 0,1 | 0,04 |
HCHO, мг/м3 | 0 | 0 | 0 | 0,088 | 0,007 | 0,050 | 0,010 | 0,003 |
CO, мг/м3 | 0,167 | 0 | 0,262 | 0 | 0,261 | 5 | 3 | 3 |
CO2, % об. | 0,06 | 0,06 | 0,063 | 0,061 | 0,066 | - | - | - |
SO2, мг/м3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0,05 | - |
Превышение предельно допустимых концентраций (ПДКмр, ПДКсс, ПДКсг,) по диоксиду азота вблизи причала «Тамарин» и грузового участка речпорта в 1,1 раза, свидетельствует о возможном негативном влиянии транспорта и погрузо-разгрузочных механизмов на состояние атмосферного воздуха. Несколько повышенное значение наблюдается также для точки 3/9 в 1,2 раза, и, скорее, связано с климатическими параметрами в момент определения данного показателя. Поэтому все установленные превышения нормативных значений можно связать с выбросами выхлопных и отработавших газов при работе АЗС, ТЭС и ДЭС.
Аналогичная ситуация наблюдается и в зоне воздействия аэропорта «Соловки», где зафиксировано превышение концентраций диоксида азота и формальдегида в 1,7 раза. Последнее, это токсичное вещество, которое может образовываться как в результате работы двигателей, так и в процессах биологической деструкции органических веществ, в данном случае — древесины. Так, при обследовании территории выявлен участок её временного хранения (рядом с точкой 4/4), который может являться локальным источником загрязнения, требующим контроля и, возможно, изменения условий хранения. Данные результаты подчеркивают необходимость внедрения комплексного подхода к оценке и контролю качества воздуха вблизи объектов транспортной инфраструктуры.
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, о том, что проведенная эколого-аналитическая характеризация распределения концентраций этих загрязняющих веществ в атмосферном воздухе поселка Соловецкий свидетельствует о непосредственной их связи с выбросами автотранспорта, работой строительной техники, а также с деятельностью дизельной и теплоэлектростанций.
В целях осуществления дальнейшего контроля и более глубокого понимания процесса переноса ЗВ с воздушными массами необходимо провести дополнительные замеры с обязательным определением среднесуточных показателей на границах санитарно-защитных зон (СЗЗ) исследуемых объектов. Кроме того, необходимо провести замеры в точках, удаленных на значительное расстояние от потенциальных источников загрязнения с целью определения их вклада в загрязнение атмосферного воздуха.
4. Заключение
По результатам осуществленной эколого-аналитической оценки состояния атмосферного воздуха можно отметить превышение значений ПДК по диоксиду азота, диоксиду серы и формальдегиду. Исходя из распределения концентраций данных загрязняющих веществ в воздухе поселка Соловецкий можно предположить, что они связаны с выбросами автомобильного транспорта, работой строительной техники и деятельностью дизельной электростанции и теплоэлектростанции. Рекомендуется осуществление дальнейшего контроля с определением среднесуточных показателей на границах СЗЗ исследуемых объектов, а также замеры в точках, находящихся на значительном удалении от возможных источников загрязнения для определения их вклада в загрязнение атмосферного воздуха пос. Соловецкий и прилегающих территорий.