Теоретическая часть

Начнём с того, что необходимо знать для интерпретации показаний датчиков твердых частиц. Немного теории из интернета.

На здоровье человека влияние оказывают частицы с массовой концентрацией частиц диаметром:

• менее 10 мкм (РМ10) и
• частиц диаметром менее 2.5 мкм (РМ2.5).

Частицы РМ2.5 - это мелкодисперсные взвешенные частицы, в данную категорию также входят ультра-мелкодисперсные частицы диаметром менее 0.1 мкм. На большинстве территории Европы PM2,5 составляют 50–70% PM10.

Основное отличие PM 10 от PM 2.5 исходит от их классификации.

Частицы PM 10 более крупные и тяжелые. Соответственно их свойства летучести менее выражены, чем у частиц разряда PM 2.5. Очень хорошим примером оседания частиц PM 10 зимой является загрязненный снег, обрамляющий автомагистрали с плотным движением. Кроме этого, наше тело имеет слизистую оболочку, а также защитные волоски на органах дыхания, которые задерживают частицы PM 10. Более мелкие и легкие частицы PM 2.5 длительное время находятся во взвешенном состоянии и практически не оседают, и вследствие этого частицы переносятся по воздуху на большие расстояния. Именно они представляют наибольший риск для здоровья человека, так как проникают в легкие и оказывают негативное воздействие на жизненно важные внутренние органы человека.

Известно, что РМ по типу происхождения бывают двух видов:

• первичные и
• вторичные.

Первичные частицы выбрасываются в атмосферный воздух в «готовом» виде – это мельчайшие кусочки сажи, автомобильных покрышек и асфальта; соединения тяжелых металлов (например, оксиды), частицы минеральных солей (такие как сульфаты, нитраты), а также биологические загрязнители (некоторые аллергены и микроорганизмы). Пара слов о частицах сажи. Уголь — хороший сорбент, поэтому даже на мельчайших частицах сажи осаждаются токсичные соединения. При работе двигателей внутреннего сгорания это, например, полициклические ароматические углеводороды с большим молекулярным весом. Получается не просто частица сажи, а частица «с начинкой» из вредной органики.

Вторичные взвешенные частицы образуются непосредственно в атмосфере в результате химических реакций газообразных загрязняющих веществ. Например, в воздух вбрасываются оксиды азота и серы, которые при контакте с водой образуют кислоты, и уже из кислот получаются твердые частицы солей (нитраты и сульфаты).

Помимо происхождения взвешенные частицы различаются по типу источника:

• искусственные (антропогенные) и
• природные (неантропогенные).

Основным источником антропогенных частиц является -

• транспорт (эрозия дорожного покрытия, стирание тормозных колодок и шин);
• промышленные процессы со сжиганием твердых видов топлива (уголь, бурый уголь, нефть);
• строительство;
• добыча полезных ископаемых;
• многие виды производства (особенно производства цемента, керамики, кирпича, плавильное производство).

К источникам природных частиц относится такие явления как эрозия почвы в засушливых районах и органические испарения.

По мнению ВОЗ твердых микрочастиц в воздухе не должно быть. В странах ЕС предельные среднесуточные пороговые концентрации РМ10: 50 мкг/м3, РМ2.5 : 25 мкг/м3.

Для интерпретации результатов также нужно знать что же в принципе могут фиксировать в нашем случае достаточно примитивные датчики. Информации не так много, но есть такая таблица, доступная на различных ресурсах в интернете. Для достаточно общего понимания вполне годится.

Так же надо понимать, что органику в чистом виде наши датчики не ловят. А абсолютно большая часть выбросов в Рязани, по крайней мере та, которая ощущается, это органические соединения. Возможно, стоит рассмотреть приобретение модулей регистрации ЛОС и проверить их в действии.

Так же информация для размышления относительно навозного запаха последней недели (с 6.10). Вокруг Рязани, особенно всё с той же юго-восточной и южной стороны, есть много крупных и очень крупных животноводческих хозяйств. Это Окская птицефабрика в Окском, её вторая площадка, едва ли не крупнее основной в Листвянке, это крупный свиноводческий комплекс в Искре. А так же большое количество частных ферм. Навоз никто не отменял, и утилизировать его тоже надо. Окская птицефабрика свозит навоз вначале в бурты на полях (это можно наблюдать по полям вдоль Пронской дороги, начиная от Романцево), а потом освобождая бурты под новую партию всё идет на поля под запашку. Обычно это бывает под осень. То есть это обычный технологический процесс, отработанный годами. Эта осень аномально теплая, процессы гниения и разложения в тепле увеличиваются в разы. И очень может быть, что концентрация навозного запаха, исходящего с полей, буртов и прочих открытых навозохранилищ достигла такой концентрации, что накрыла город. Скорее всего, с похолоданием запах исчезнет за пару дней.

Есть целая методика расчета выбросов от животноводческих комплексов. Всё в том же интернете можно найти соответствующие документы, например здесь.

Для общей информации можно ограничится двумя абзацами:

• "В расчетах учитываются десять основных загрязняющих атмосферу веществ: микроорганизмы, меркаптаны (по метилмеркаптану), амины (по диметиламину), аммиак, сероводород, карбоновые кислоты (по капроновой кислоте), карбонильные соединения (по альдегиду пропионовому), пыль меховая (шерстяная, пуховая), сульфиды (по диметилсульфиду), фенолы (по фенолу).
• Для отдельных видов животных приводятся ориентировочные данные по величинам удельных выделений летучих органических соединений (ЛОС), метана, углекислого газа (углерода диоксид), а также данные по расходу кислорода на окисление органики.»

Всё те же знакомые нам вещества. Поэтому предлагаю выбросы от животноводческих комплексов не сбрасывать со счетов. Есть подозрение, что они вообще не регулируются.

Вкратце резюмируя вышесказанное, получаем следующее:

1. Общемировая практика говорит о том, что наиболее вредными являются частицы PM2.5. Различные портативные приборы работают именно в этом диапазоне. Частицы PM10 связаны скорее всего со строительной пылью, продуктами горения, истиранием асфальта, шин, уличной пыли и т.д. и достаточно быстро оседают на поверхности.
2. Частица PM2.5 оседают крайне медленно, имея тенденцию к накоплению в воздухе, переносу на большие расстояния. При взаимодействии с влагой (дождь, туман, испарения) вступают в реакцию и оседают в виде различных веществ.
3. В качестве основных источников выбросов предлагаю считать, как дымящие трубы известных всем предприятий, так и различные открытые отстойники, шламонакопители и т.д., находящиеся как на территории самих заводов (например Техно), так и в районе очистных сооружений РНПК (отстойники РНПК, КРЗ, битумного завода Роснефти). Так же нельзя сбрасывать со счетов различные биологические источники (свалки, «заводы удобрений», ветсанутиль и животноводческие комплексы).

Практическая часть.

Цвета на графиках:

Определенное количество твердых частиц всегда находится в городском воздухе. Это хорошо видно по всем нашим датчикам. Возьмем для примера пару благоприятных для города дней с ветрами северных направлений.

Показания датчиков совсем не нулевые. Что интересно, датчик на Васильевской (жёлтый цвет на графике) всегда имеет большую, нежели остальные, величину PM2.5. А если взять данные за 15.09, то в районе 3-6 часов, когда был штиль, показания поползли вверх. Это подтверждает то, что в штиль происходит накопление твердых частиц в воздухе. С появлением ветра уровень снизился.

Так же стоит отметить, что в среднем показания со всех датчиков примерно одинаковые (не считая единичных всплесков), что говорит о практически одинаковом количестве твердых частиц в воздухе в различных районах города.

Подобную картину схожести показаний по всем датчикам, только с куда большими значениями, мы наблюдали в минувшие выходные. Тогда как в предыдущие и последующие дни показания различаются по разным районам, хотя некий схожий общий фон всё так же присутствует. Схожесть показаний в выходные может свидетельствовать о наличии одного или нескольких источниках загрязнения воздуха, находящихся на значительном удалении от Рязани. Причем превышения в основном касались более крупных частиц PM10, тогда как частица PM2.5 оставались практически в норме. Помня, что более крупные частицы это пыль, гарь и источник далеко от Рязани, можно предположить, что накрыло облаком от взрывов в Скопине. Ветер южных направлений мог способствовать.

В ночь на 13 октября при штиле южных направлений и достаточной сильной (относительно предыдущих сухих дней) влажности воздуха мы, по всей видимости, наблюдали явление образования вторичных взвешенных частиц PM2.5 (см. теорию). Именно их и регистрировали датчики на Олимпийском и небольшим запозданием на Тимуровцев (одна линия) и Зубковой с запозданием на Васильевской и отголоском в Дядьково (вторая линия). Источник в такую погоду определить достаточно сложно. Судя по остаточному нефтяному запаху с утра – это один из заводов, связанных с переработкой нефти. Но тут на линии Зубковой – Дядьково мог сыграть одну из главных ролей рельеф и близость Сплава и Техно, которые в купе с сырым воздухом и дали более впечатляющий результат, чем 1-я линия.

В ночь на 14 октября при явном ЮВ ветре и свежем воздухе на улице зафиксировали превышения и по PM10 и по PM2.5 датчики на Васильевской и Зубковой. Дым от промузлов был в сторону. Это не единичный пример. В другие дни при ЮВ ветре картина повторяется. Выбросы явно в сторону, показания датчика на Васильевской и Зубковой ползут вверх. На датчике в Дядьково показания в норме. Тут это может объясняться тем, что датчик в Дядьково установлен на 1-м этаже в частном секторе, а датчики на Васильевской и Зубковой на верхних этажах. Источник в данном случае определить сложно.

Ночью 15 числа случился разворот ветра с ЮВ на ЮЗ. Это можно наблюдать по показаниям датчиков на Ледовом, Тимуровцев, Зубковой, Васильевской и Мехзавода и Канищево. На датчике в Никольском тоже есть всплеск по показаниям в это же время.

Стоит обратить внимание, что показания по PM2.5 превышены только на Ледовом и в Канищево. В Никольском всплески единичные.

Показанные выше примеры позволяют сделать некоторые выводы:

1. Показания со всех датчиков в среднем схожи по результатам. Когда происходит отклонение от схожих показаний, тогда можно говорить о не типичном наличии твердых частиц в воздухе в конкретном районе.
2. Трактовать показания сложно. Нет доступной информации о том, что они показывают. Можем только предполагать, сопоставляя со снимками на экомониторе, картой жалоб и собственными ощущениями. К сожалению, приходится констатировать факт, что часты случаи, когда выброс визуально в сторону датчика, а он молчит, или наоборот – превышения регистрируются, а выброс совершенно в другую сторону.
3. Для адекватной трактовки результатов необходима более развитая сеть датчиков по различным районам города и за городом. Тогда же вероятно можно будет с большей точностью отследить район предполагаемого источника выброса.
4. Практически однозначно можно сказать, что при северных ветрах общий фон в норме, а при южных на грани нормы, либо с превышениями.

Для чистоты эксперимента наугад взял для сравнения 2 датчика в Москве (в Котельниках и на Варшавском шоссе). Если их сравнить с нашими датчиками (Васильевская, Зубковой, Ледовый, Тимуровцев), то оказалось, что общий фон у всех датчиков одинаковый, и подчиняется, по всей видимости, направлению движения воздушных масс. И точно так же при северных ветрах (взял для наглядности те же числа 15 и 20 сентября) общий фон низкий, а 12 октября, когда у нас были дружные превышения, когда казалось, что накрыло облако из Скопина, на московских датчиках были схожие показания. Это может говорить скорее всего только об одном – в этот момент на достаточно большой территории господствовали одни и те же воздушные массы с достаточно большим количеством твердых частиц. В свою очередь, рассматривая даты 14 и 15 октября можно видеть, что 15 октября – опять достаточно высокий общий фон, но как мы помним, воздух в городе практически чистый и жалоб было небольшое количество, а вот 14 октября, когда экомонитор пестрил жалобами, датчики на Васильевской и Зубковой сильно отличались от общего фона, что свидетельствует о нетипичном наличии твёрдых частиц в воздухе.

На основании этого следует сделать ещё один вывод (в уточнение пункта 1):

• Говорить о регистрации выброса можно только в том случае, когда существует значительное по величине и длительное по времени отклонение наблюдаемого датчика от общего фона остальных датчиков по городу (как например 14-го октября на датчиках на Зубковой и Васильевской).