Состояние атмосферного воздуха над городской территорией фактически является сложной моделью, функционирование которой определяется двумя факторами: загрязнением высоких слоев атмосферы над городом, которое создают выбросы от стационарных источников, и загрязнением приземных слоев атмосферы, на которое влияют выбросы автотранспорта. Основными промышленными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются тепловые электростанции, предприятия черной и цветной металлургии, нефтехимии, химии, стройматериалов. Уровень загрязнения атмосферного воздуха в Волгограде сохраняется высоким.
Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха хлоридом водородом, сероводородом, аммиаком, фенолом наблюдается в южной части города, где расположены предприятия химического и нефтехимического комплекса, а также пруды-испарители; фторидом водорода, формальдегидом – в районе расположения ЗАО ВМЗ «Красный Октябрь», ОАО «Волгоградский тракторный завод», ОАО «Волгоградский алюминий». Во всех районах города наблюдается повышенное содержание оксида азота.
Наибольший индекс загрязнения атмосферного воздуха – 9,8 отмечен в северной части города, наименьший – 3,6 в Центральном районе Волгограда.
Индекс загрязнения атмосферы – безразмерная величина, рассчитывается как сумма деленных на ПДК средних за год концентраций веществ, с помощью несложных расчетов приводящих величину ИЗА к величине концентрации диоксида серы в долях ПДК. В соответствии с существующими методами оценки уровень загрязнения считается низким, если ИЗА ниже 5; повышенным при ИЗА от 5 до 6; высоким при ИЗА от 7 до 13 и очень высоким при ИЗА, равным или больше 14.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что уровень загрязнения атмосферного воздуха в некоторых районах Волгограда характеризуется как повышенный.
Взвешенные вещества включают пыль, золу, сажу, сульфаты, нитраты. В зависимости от состава они могут быть и высокотоксичными, и почти безвредными. Взвешенные вещества образуются в результате сгорания всех видов топлива: при работе двигателей автомобилей и в производственных процессах. Кроме антропогенного могут иметь и естественное происхождение. При проникновении взвешенных частиц в органы дыхания происходит нарушение системы дыхания и кровообращения. Вдыхаемые частицы влияют как непосредственно на респираторный тракт, так и на другие органы за счет токсического воздействия входящих в состав частиц компонентов. Опасно сочетание концентраций взвешенных частиц и диоксида серы. Люди с хроническим нарушением легких, с болезнями сердечнососудистой системы, астмой, частыми простудными заболеваниями, пожилые люди и дети особенно чувствительны к влиянию мелких взвешенных частиц.
Оксиды азота образуются в процессе сжигания органического топлива. Оксиды азота поступают в атмосферу от промышленных предприятий, тепловых электростанций, печей и котельных, а также от автотранспорта. В атмосфере выбросы оксидов азота трансформируются в диоксид азота. Оксид азота является важной составляющей фотохимических процессов в атмосфере, связанных с образованием озона при солнечной погоде. При небольших концентрациях оксидов азота наблюдается нарушение дыхания, кашель. Всемирная организация здравоохранения установила, что при средней концентрации, равной 400 мкг на куб. м, наблюдаются болезненные симптомы у больных астмой и других групп людей с повышенной чувствительностью. При средней за год концентрации, равной 30 мкг на куб. м, увеличивается число детей с учащенным дыханием, кашлем и больных бронхитом.
Оксид углерода поступает в атмосферу от промышленных предприятий в результате неполного сгорания топлива. Много оксида углерода содержится в выбросах предприятий металлургии и нефтехимии. Но главным источником оксида углерода в городе является автомобильный транспорт. Выбросы оксида углерода от автотранспорта в 2001 году составили 71,9% от общего выброса оксида углерода по городу. Вдыхаемый в больших количествах оксид углерода поступает в кровь, уменьшает приток кислорода к тканям, повышает содержание сахара в крови, ослабляет подачу кислорода к сердцу. У здоровых людей этот эффект проявляется в уменьшении способности выносить физические нагрузки. У людей с хроническими заболеваниями сердца он может воздействовать на всю жизнедеятельность организма. В случаях нахождения на автомагистрали интенсивным движением транспорта в течение одного-двух часов у некоторых людей больным сердцем могут наблюдаться симптомы ухудшения здоровья.
Диоксид серы поступает в атмосферу при сгорании топлива, содержащего серу Главным источником диоксида серы являются электростанции и котельные, предприятия металлургии.
Воздействие диоксида серы в концентрациях выше ПДК может вызвать нарушения функций дыхания и существенное увеличение различных болезней дыхательных путей, отмечается действие на слизистые оболочки, воспаление носоглотки, трахеи, бронхиты, кашель, хрипота и боль в горле. Особенно высокая чувствительность к действию диоксида серы наблюдается у людей с хроническими нарушениями органов дыхания, астмой.
В целях усовершенствования системы мониторинга атмосферного воздуха в 2001 г., в Волгограде продолжались работы по внедрению автоматизированной системы мониторинга для получения непрерывного потока данных с оценкой изменения качества атмосферного воздуха и принятия направленных управленческих решений по экологической реабилитации территории Волгограда. В рамках проводимых работ создана демонстрационная версия функциональной модели мониторинга качества атмосферного воздуха. Использование при создании модели современных информационных технологий позволило практически полностью автоматизировать процесс получения результатов измерений, первичной обработки и оценки полученных значений, визуализации на электронной карте и выдачи «тревожных сообщений» для принятия адекватных действий, прежде всего экономического и административного характера.
ОАО «Волгоградский алюминий» находится в окрестностях города. На территории завода наблюдаются организованные и неорганизованные выбросы в атмосферу, сбросы в водные объекты, а также для близ лежащих площадей характерны изменения состава почв и нормальной жизнедеятельности живых организмов. Следовательно, главная задача для изучения деятельности предприятия – проанализировать всесторонние вредные его воздействия на людей и природу для ОАО «Волгоградский алюминий».
Основными источниками загрязнения атмосферы на ОАО «Волгоградский алюминий» является технологическое оборудование электролизного цеха. Выбросы от электролизного цеха рассчитаны на основе усредненных данных инструментальных замеров выполненных аккредитованными лабораториями ОАО «ВАМИ» и ОАО «Волгоградский алюминий». Количественный состав выбросов загрязняющих веществ был определен с учетом нестационарности процесса электролиза на разных стадиях, характеризующихся различной интенсивностью выделения загрязняющих веществ.
Данное предприятие имеет 383 источника выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, связанных с технологическими процессами на предприятии, из них – 70 неорганизованных. В атмосферу от источников предприятия поступают 65 загрязняющих веществ. Планируется к 2008 г. закрыть четыре источника. К началу 2007 16 источников перестали функционировать. В то же время в 2007 г. появился один новый источник выбросов в атмосферу, и еще два возможно появятся в 2008 г.
Выполнена оценка значимости с точки зрения загрязнения атмосферы всех выбрасываемых загрязняющих веществ и тринадцати групп веществ, обладающих эффектом комбинированного вредного действия.
Расчеты загрязнения атмосферы проводились на ПЭВМ по унифицированной программе УПРЗА «Эколог», согласованной к применению в установленном порядке. В соответствии с результатами оценки значимости загрязняющих веществ расчеты загрязнения атмосферы проведены для 29 веществ и шести групп веществ, обладающих эффектом суммации вредного действия. Необходимость проведения расчетов только для семи групп суммации была определена как по результатам оценки значимости каждой из них с точки зрения состояния атмосферного воздуха, так и с учетом практической идентичности полей концентраций для некоторых групп, которая следовала из предварительной оценки значимости отдельных загрязняющих веществ.
Результаты расчетов показали, что на границе санитарно-защитной зоны и в жилой застройке из 65 загрязняющих веществ отмечаются несоответствия стандартам качества воздуха по 4‑м веществам: фтористому водороду, бензапирену, нафталину и диоксиду азота.
Предложен комплекс мероприятий по снижению загрязнения воздуха, обеспечивающий соблюдение требуемого в населенных пунктах качества атмосферного воздуха вне границ СЗЗ и в жилой застройке.
Определены нормативы ПДВ для всех рассматриваемых источников и вредных веществ, из которых для 61 вещества на существующем уровне, а для фтористого водорода, бензапирена и нафталина со сроком достижения к 2008 г. По диоксиду азота нормативы ПДВ устанавливаются с 01. 01. 2008 г.
Разработан план-график контроля за соблюдением нормативов ПДВ и ВСВ на предприятии, исходя из результатов определения категорий источников загрязняющих веществ в атмосферу и предложен план мероприятий по регулированию выбросов в периоды неблагоприятных метеорологических условий.